Ein neuer Ansatz zur Datenspeicherung bietet die hohe Leistung und geringe Latenz, die Unternehmen heute benötigen.
Unternehmen suchen nach neuen Wegen, um die von ihnen generierte Datenflut zu bewältigen. Dabei erkennen sie, dass sie einen neuen Ansatz für die Datenspeicherung benötigen. Herkömmlicher Direct-Attached Storage (DAS) ist nicht mehr effizient, da er die Speicherkapazität eines Servers auf die Anzahl der PCIe-Steckplätze beschränkt. Moderne Software-Defined Storage (SDS) ist zwar ein Schritt in die richtige Richtung, da sie Speicher und Computerhardware trennt, ist aber weiterhin auf die CPU des Servers angewiesen, um Speicherzugriff, Replikation, laufende Apps, Datenverschlüsselung usw. zu verwalten. Diese CPU-Belastung kann zu höheren Latenzen und einer schlechteren Gesamtleistung führen, was wiederum die Speicherkapazität des Servers einschränkt.
Heutzutage setzen viele Unternehmen zunehmend auf disaggregierte Speicherinfrastrukturen, die die benötigten großen Speicherkapazitäten bereitstellen sollen, ohne die Komplexität zu erhöhen oder zusätzliche Hardware zu benötigen.
Was ist die Disaggregation der Datenspeicherung?
Bei der Speicherdisaggregation handelt es sich um einen Speicheransatz, bei dem Speicherressourcen von Rechenressourcen getrennt bzw. entkoppelt werden. Die Infrastruktur erstellt einen gemeinsamen Speicherpool, auf den die Anwendungen oder andere Workloads eines Unternehmens über eine Netzwerkstruktur zugreifen können.
Disaggregierter Speicher ist eine Art zusammensetzbarer Infrastruktur. Das bedeutet, dass der Speicher von der zugrunde liegenden Hardware abstrahiert wird und das System den Speicherpool über Software verwaltet. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Skalierung, da jede Anwendung oder jeder Workload die benötigten Ressourcen erhält, unabhängig davon, wo sich diese befinden. Rechenressourcen werden unabhängig von Speicherressourcen verwaltet, sodass der Speicher im laufenden Betrieb skaliert werden kann, ohne dass nicht benötigte Rechenressourcen erhöht werden müssen.
So funktioniert disaggregierter Speicher
Der Pool an Speicherressourcen in einer disaggregierten Speicherinfrastruktur wird für Anwendungen und Workloads im gesamten IT-Ökosystem eines Unternehmens bereitgestellt. Eine Netzwerkstruktur verbindet die Speichergeräte, ähnlich wie Storage-Attached Networks (SANs). Der Unterschied besteht darin, dass disaggregierte Speicherpools alle Quellen und Arten von Datenspeichern verbinden. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich beispielsweise um HDDs oder SSDs handelt, ob es sich um lokale Geräte vor Ort, am Rand an entfernten Standorten oder sogar in der Cloud handelt.
Die Hochgeschwindigkeits-Netzwerkstruktur ist eine entscheidende Komponente disaggregierter Speicher. Sie ermöglicht den Rechenknoten des Systems den Zugriff auf latenzarme, leistungsstarke Datenspeicher und entlastet die CPU von Speicherverwaltungs- und Bereitstellungsaufgaben. Einige Unternehmen nutzen Ethernet-basierte Protokolle als Verbindungsstruktur, doch immer mehr Unternehmen setzen heute auf NVMe over Fabrics (NVMe-oF).
NVMe-oF
NVMe-oF wurde entwickelt, um Die Möglichkeiten von NVMe-Speicher über verschiedene Netzwerkstrukturen wie RDMA (einschließlich InfiniBand, RoCE, iWARP), Ethernet und Fibre Channel ermöglichen schnellere Datenübertragung, höhere Leistung und verbesserte Sicherheit. Vor der Einführung dieser Technologie nutzten Unternehmen Netzwerkverbindungen wie iSCSI (Internet Small Computer Systems Interface), SAS (Serial Attached SCSI) und Fibre Channel Protocol (FCP). All diese Verbindungen wurden entwickelt, als Festplatten und physische Bandlaufwerke die Rechenzentren dominierten und somit die Leistung modernerer Flash-Laufwerke wie SSDs einschränkten.
NVMe ist ein Übertragungsprotokoll, das speziell für den Anschluss von SSDs an PCIe-Steckplätze entwickelt wurde. Die Ausweitung dieser Fähigkeit auf Speicher über verschiedene Netzwerkverbindungen bietet Unternehmen jederzeit die überlegene Leistung und die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung, die sie benötigen. Es erschließt zudem die wahre Leistungsfähigkeit von SSDs. Der Einsatz von NVMe-oF in einem disaggregierten Speichersystem isoliert SSDs von der CPU eines Servers und stellt sicher, dass die gespeicherten Daten über das Low-Latency-Fabric jederzeit für Rechenknoten weltweit zugänglich sind.
Zu den Vorteilen von NVMe-oF gehören ein schneller, effizienter Fernzugriff auf den Speicher, eine effizientere Datenübertragung, die besonders für Anwendungen wichtig ist, die eine extrem niedrige Latenz erfordern, eine bessere Unterstützung für NVMe-SSDs, die die für moderne Workloads erforderliche Leistung bieten, eine einfachere Skalierbarkeit und Flexibilität sowie die Unterstützung erweiterter Speicherfunktionen wie Namespace-Sharing, Multipathing und End-to-End-Datenpfadschutz.
Compute Express Link (CXL)
CXL entwickelt sich schnell zum Industriestandard für moderne Unternehmen. Es ist cache-kohärent, d. h. es hält die gespeicherten Speicherdaten über CPUs, Beschleuniger und andere angeschlossene Speichergeräte wie SSDs hinweg konsistent. Mit CXL kann das System Speicher mit höherer Leistung und geringerer Latenz als PCIe gemeinsam nutzen. Im Wesentlichen ermöglicht CXL den Betrieb alternativer Protokolle (d. h. Alternativen zu PCIe) auf der physischen PCIe-Schicht und bietet so die Leistungsvorteile und die geringere Latenz von PCIe.
Obwohl es kein direkter Bestandteil der disaggregierten Datenspeicherung ist, CXL verbessert die heutige disaggregierte Speicherinfrastruktur dank seiner Leistungsvorteile erheblich. CXL-fähige NVMe-SSDs in disaggregiertem Speicher können eine Leistung liefern, die dem DRAM-Speicher eines Systems nahekommt und gleichzeitig enorme Speicherkapazität bietet.
Wählen Sie Phison für SSDs mit NVMe-Leistung
Als weltweit führender Anbieter von NAND-Controllern und Speichersystemen, Phison verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung und Konstruktion von SSDs für die anspruchsvollen Arbeitslasten und Anwendungen von heute. Das Unternehmen engagiert sich intensiv für die kontinuierliche Forschung, um seine Produkte und Lösungen kontinuierlich zu verbessern.
“Phison hat seit der Einführung des PCIe 3.0-Protokolls branchenführende Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen auf die Entwicklung eigener Chip-zu-Chip-Kommunikationstechnologien konzentriert. PCIe 4.0- und PCIe 5.0-Lösungen befinden sich jetzt in der Massenproduktion und PCIe 6.0-Lösungen befinden sich derzeit in der Entwurfsphase”, sagte Michael Wu, President & General Manager von Phison US, in einem Bericht für 2023 Pressemitteilung. Phison hat kürzlich auch Anerkennung für seine Retimer-Lösung, das den Industriestandards CXL 2.0 entspricht.
Disaggregierte Datenspeicherung kann Unternehmen helfen, große Datenmengen effizienter zu verwalten und daraus wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Mit den Datenspeicherlösungen von Phison erhalten sie die Skalierbarkeit, Leistung, Effizienz und Flexibilität, die sie für ihre Wettbewerbsfähigkeit benötigen.
Häufig gestellte Fragen (FAQ):
Welches Problem löst die Speicherdisaggregation in modernen Rechenzentren?
Herkömmliches DAS bindet die Speicherkapazität an physische Server-Slots, was die Skalierbarkeit einschränkt und die Latenz erhöht, wenn CPUs beides verarbeiten berechnen und Speicheraufgaben. Die Speicherdisaggregation beseitigt diese Einschränkung, indem sie den Speicher von berechnen Ressourcen, wodurch gemeinsam genutzte, skalierbare SSD-Pools über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk zugänglich sind.
Wie unterscheidet sich disaggregierter Speicher von softwaredefiniertem Speicher (SDS)?
Obwohl SDS den Speicher durch Software abstrahiert, ist es für Verwaltungsaufgaben immer noch auf die CPU jedes Servers angewiesen. Disaggregierter Speicher verlagert diese Aufgaben auf ein Netzwerk-Fabric, reduziert die CPU-Auslastung, verbessert die Latenz und ermöglicht die dynamische Verteilung von Ressourcen. zugeteilt über mehrere Rechenknoten hinweg.
Welche Rolle spielt NVMe oF bei der Speicherdisaggregation?
NVMe von erweitert NVMe Protokoll mit geringer Latenz und hohem Durchsatz über lokale PCIe-Verbindungen hinaus zu Netzwerkstrukturen wie RDMA, RoCE oder Faser Kanal. Es verbindet Remote NVMe SSDs für Rechenknoten mit nahezu lokaler Leistung, was flexible, hohe Geschwindigkeit Zugriff auf gepoolten Speicher.
Warum sind ältere Protokolle wie iSCSI und SAS heute weniger effizient?
iSCSI und SAS wurden für mechanische Speichermedien entwickelt und verursachen bei der Verwendung mit SSDs Engpässe. NVMe von beseitigt diese Ineffizienzen, die Flash-basiert Geräte, um durch direkte, optimierte Kommunikationspfade das volle Parallelitäts- und Bandbreitenpotenzial zu erreichen.
Wie verbessert Compute Express Link (CXL) die disaggregierte Infrastruktur?
CXL führt Cache-Kohärenz zwischen CPUs, Beschleunigern und Speichergeräten ein. In Kombination mit NVMe SSDs, CXL ermöglicht eine DRAM-nahe Leistung mit großen Speicherpools und minimiert so die Latenz bei KI- und Analyse-Workloads, die einen schnellen Datenzugriff erfordern.
Welche Vorteile bieten Phison-SSDs für disaggregierte Umgebungen?
Phisons SSDs der Enterprise-Klasse basieren auf im Haus Controller-Technologie, die optimiert Latenz, Ausdauer und Datenintegrität. Diese Laufwerke unterstützen NVMe 4.0 und 5.0 heute, mit PCIe 6.0 im Design, wodurch die Bereitschaft für zusammensetzbare Architekturen sichergestellt wird, die einen hohen Durchsatz und vorhersehbare QoS erfordern.
Welchen Nutzen hat Phisons Forschung und Entwicklung zu PCIe- und CXL-Standards für OEMs?
Phisons Retimer und die Controller-Designs sind vollständig kompatibel mit CXL 2.0 und zukünftigen PCIe 6.0-Frameworks, sodass OEM-Partner Systeme mit hoher Bandbreite und geringem Stromverbrauch einsetzen können, die effizient über disaggregierte Topologien skaliert werden können, ohne dass es über erweiterte Signalpfade zu Leistungsverlusten kommt.
Warum sollten Sie Phison als Co-Design-Partner für NVMe oF-Bereitstellungen wählen?
Phison arbeitet direkt mit OEMs und Hyperscale-Kunden zusammen, um Firmware und Controller-Logik für bestimmte Workloads zu optimieren, sei es KI-Inferenz, HPC-Caching oder mehrere Mandanten Speicherknoten, die eine optimierte Leistung über zusammensetzbare Infrastrukturen hinweg gewährleisten.
Wie gewährleistet Phison die Zuverlässigkeit in großen disaggregierten Systemen?
Durch erweiterte Fehlerkorrekturalgorithmen, End-to-End-Datenpfadschutz und Unterstützung für die gemeinsame Nutzung von Namespaces, Phison SSDs bieten eine konstante Betriebszeit und vorhersehbare Latenz, selbst unter hohen IOPS- und gemischten Arbeitslastbedingungen, die in modernen disaggregierten Architekturen üblich sind.
Welche Branchen profitieren am meisten von der disaggregierten Speicherung auf Phison-Basis?
Sektoren mit datenintensiven Vorgängen wie KI- und ML-Forschung, Hyperscale-Cloud, autonome Systeme und Finanzanalysen Nutzen aus Phisons Innovationen auf Controller-Ebene, die skalierbaren Speicher mit geringer Latenz und hoher Bandbreite bieten, der für zusammensetzbare Rechenzentren konzipiert ist.
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