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Die drei wichtigsten Fragen für die NVM-oF-Installation

Wer NVMe over Fabrics einsetzen will, muss besonders vorsichtig vorgehen, da diese Technologie auf bestehenden Netzverbindungen aufsetzt. Drei Fragen sind essentiell.

Sind Sie bereit, mit NVMe over Fabrics zu starten, um die NVMe-Geschwindigkeit auf das Speichernetzwerk auszudehnen? Die erste Sache, die man dann verstehen muss, besteht darin, dass NVMe-oF entwickelt wurde, um die bestehende Storage-Netzwerkinfrastruktur zu nutzen. Der Standard für NVMe over Fabrics erlaubt die Verwendung von Fibre Channel, InfiniBand, iWARP, RoCE und TCP. Wegen der verbindlichen Anforderungen des Protokolls erfordert der Einsatz der Technologie auf der Netzinfrastruktur Ihrer Wahl jedoch den Support des Herstellers.

Bei der Einrichtung von NVMe-oF besteht der erste Schritt in der Regel darin, die Kompatibilität mit der bestehenden Storage-Infrastruktur zu überprüfen. Dabei ist es wichtig, daran zu denken, dass NVMe over Fabric noch relativ neu ist und dass nicht jeder Hersteller den NVMe-oF-Standard starr einhält. Wenn ein Hersteller hier seine eigenen, mehr oder weniger abweichenden Wege geht, kann das zu Kompatibilitätsproblemen führen. Insofern sollte man sich überzeugen, dass der eigene Hersteller keinen proprietären Ansatz verfolgt.

Handelt es sich um die erste Erfahrung mit NVMe over Fabrics, dann sollte die anfängliche Installation in einer abgesicherten Umgebung erfolgen. Obwohl die Technologie gut geeignet ist für den Einsatz von geschäftskritischen Workloads von Unternehmen, ist es sinnvoll, erst ein Gefühl für die Technologie zu bekommen, bevor man sie in eine produktive Umgebung bringt.

Relativ einfache Einrichtung

NVMe over Fabrics einzurichten ist eher unkompliziert. Obwohl jeder Hersteller ein etwas unterschiedliches Vorgehen vorschlägt, ist der Setup-Prozess ähnlich wie bei der Einrichtung einer iSCSI-Verbindung. Auf einer hohen Ebene erfordert der Prozess die Schaffung eines NVMe-oF-Target in dem bestehenden SAN oder virtuellen SAN sowie die anschließende Konfiguration eines Initiators zur Verbindung mit diesem Target.

Abbildung 1: Trotz des relativ einfachen Installationsprozesses sind drei wichtige Punkte zu Beginn zu beachten.
Abbildung 1: Trotz des relativ einfachen Installationsprozesses sind drei wichtige Punkte zu Beginn zu beachten.

Trotz des relativ einfachen Installationsprozesses sind drei wichtige Punkte zu Beginn zu beachten.

1. Gibt es ausreichenden Durchsatz?

Das primäre Ziel von NVMe-Storage besteht in der optimierten Durchsatzgeschwindigkeit. Aber das bedeutet, die Verbindung zwischen dem Initiator und dem Target muss schnell genug sein, um mit dem physischen NVMe-Speichergerät mithalten zu können. Ansonsten gäbe es keinen wirklichen Vorteil, NVMe over Fabrics einzurichten.

Aktuelle NVMe-Speichergeräte der Enterprise-Klasse besitzen einen Durchsatz von 32 GBps. Dafür sollte eine 40-GBps-Verbindung zwischen Initiator und Target ausreichen – aber mit ein paar größeren Bedingungen.

Die erste Bedingung besteht darin, dass die 40-GBps-Verbindung nur zwischen Target und Initiator genutzt werden darf. Anderenfalls könnte konkurrierender Verkehr leicht die verfügbare Bandbreite verringern.

Die zweite Bedingung ist darin zu sehen, dass die 40GBps-Verbindung nur verwendet werden sollte, wenn das Target nur an einziges physisches NVMe-Gerät angeschlossen ist. Wenn mehrere NVMe-Speichergeräte miteinander verbunden sind, dann muss man eine schnellere Verbindung zwischen Initiator und Target einsetzen. Ein populäres Angebot ist der Mellanox ConnectX-6-Adapter, der über Twin-Ports von 200 GBps verfügt. Mellanox bietet auch den ConnectX-5-Adapter mit Twin-Ports von 100 GBps an.

2. Unterstützen die Adapter RDMA?

Ein anderer wichtiger Faktor, den man nicht vergessen sollte, ist die Tatsache, dass NVMe-Laufwerke durch den PCIe-Bus verbunden sind und Zugang zum Memory des Systems durch RDMA (Remote Direct Memory Access) bekommen. Die Adapter, die die physische Verbindung zwischen Target und Initiator zur Verfügung stellen, sollten deshalb RDMA und Zero-Copy Networking unterstützen. Ohne diese Unterstützung würde die Qualität der Verbindung  von den CPU-Latenzen abhängen oder überhaupt nicht funktionieren.

NVMe-oF zum ersten Mal einzurichten, ist keine überragende Herausforderung. Es kommt darauf an, die Anforderungen des Herstellers im voraus zu erkennen und sicherzustellen, dass alle von ihnen erfüllt worden sind, bevor man die Verbindung herstellen will.

Netzverbindungen, die für den Einsatz mit NVMe-oF entwickelt wurden, wie zum Beispiel InfiniBand, Internet Wide Area RDMA Protocol (iWARP) und RDMA over Converged Ethernet (RoCE), unterstützen von Natur aus RDMA. Fakt ist, dass fast jeder High-Performance Adapter RDMA unterstützt, aber es ist immer noch angebracht, sich zu vergewissern, ob die im Unternehmen eingesetzten Adapter wirklich diese Anforderung erfüllen.

3. Sind Gerätetreiber und Betriebssystem auf dem neuesten Stand?

Schließlich ist es besonders wichtig, die Software auf dem neuesten Stand zu halten. Oft stammen die Probleme, wenn NVMe-oF nicht richtig funktioniert, von veralteten Gerätetreibern und Betriebssystem-Kernels. Hersteller verlangen auch in der Regel, dass das NVMe-Speichergerät entsprechend vorbereitet wird, bevor man ein Target auf der Festplatte festlegt. Zum Beispiel könnte ein Hersteller verlangen, dass die Festplatte als GPT (GUID Partition Table) initialisiert wird und dass eine NTFS-Partition (New Technology File System) auf ihr erzeugt wird. Die tatsächlichen Anforderungen unterscheiden sich je nach Hersteller.

NVMe-oF zum ersten Mal einzurichten, ist keine überragende Herausforderung. Es kommt darauf an, die Anforderungen des Herstellers im voraus zu erkennen und sicherzustellen, dass alle von ihnen erfüllt worden sind, bevor man die Verbindung herstellen will.

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