自成立以來，Marvell 的重點一直是基礎設施網絡，通過構建滿足各種應用程序和各種工作負載所需服務水平的產品。 IT 架構師需要尋找能夠提供靈活性和可擴展性以支持 SSD、閃存、大型數據庫和虛擬化的智能技術。 Marvell 堅信光纖通道 (FC) 是存儲傳輸的首選技術，通過 FC (FC-NVMe) 為 NVMe-oF 提供 FC 遷移策略，支持本地 VMware vSphere 和 ESXi。 該技術目前可用，但對許多客戶而言並不明顯。
自成立以來，Marvell 的重點一直是基礎設施網絡，通過構建滿足各種應用程序和各種工作負載所需服務水平的產品。 IT 架構師需要尋找能夠提供靈活性和可擴展性以支持 SSD、閃存、大型數據庫和虛擬化的智能技術。 Marvell 堅信光纖通道 (FC) 是存儲傳輸的首選技術，通過 FC (FC-NVMe) 為 NVMe-oF 提供 FC 遷移策略，支持本地 VMware vSphere 和 ESXi。 該技術目前可用，但對許多客戶而言並不明顯。
NVMe-oF 入門
Marvell 相信 FC 仍將是存儲網絡的黃金標準，主要是因為 FC 具有可靠性和創新的歷史； 它通過專注於將 NVMe-oF 技術納入光纖通道來為企業提供附加價值，從而提升 FC 的價值。 Marvell 憑藉其支持 EBOF、FC-NVMe、DPU、SSD 控制器和 NVMe-oF 的豐富產品組合，始終將創新放在首位。 憑藉如此豐富的產品陣容，以及他們對網絡技術的興趣，Marvell 邀請我們進入他們的實驗室，在 VMware ESXi 環境中進行一些針對 FC-NVMe、NVMe/TCP、NVMe-RoCEv2 的性能測試。
隨著供應商不斷推出基於 NVMe 協議的存儲，企業正在全面擁抱這項技術。 NVMe 閃存陣列在全球範圍內部署在許多使用光纖通道作為首選傳輸方式的數據中心中，因為它是可靠性、性能和安全性方面經過驗證的技術。 NVMe-oF 越來越受歡迎，NVMe 工作組將該標準納入 2.0 年底宣布的 NVMe 2021 規範。
隨著 NVMe-oF 標準的成熟，供應商正在將該技術整合到存儲和傳輸硬件中，從而緩解部署問題。 NVMe over Ethernet 協議將用於軟件定義和 HCI 設備，因為它們通常連接到以太網網絡。 在 SAN 中，如今使用光纖通道的組織將過渡到 FC-NVMe，而使用 iSCSI 的組織可能會過渡到 NVMe/TCP。
幾十年來，FC 一直是任務和業務關鍵型環境的首選技術，因為該設計滿足塊存儲工作負載的性能和延遲需求。 FC支持滿足緊 SLA 適用於對底層存儲基礎設施的性能和可用性極為敏感的任務和業務關鍵型工作負載。 工作負載的大小增加了，這影響了基礎設施的可擴展性。 當然，隨著這些工作負載的增長，主要焦點之一是對存儲系統的訪問。 NVMe over Fibre Channel 提供了許多性能、延遲和可靠性優勢。 持續和可預測的存儲性能需要與光纖通道無縫集成和兼容。
構建 IT 基礎架構結構的其他選項包括以太網和 Infiniband。 然而，光纖通道的固有功能可以最好地解決下一代基礎架構性能和可擴展性需求，以滿足 NVMe 指標。 請記住，自從 ANSI 標準於 1994 年發布以來，光纖通道結構就已經很成熟，並且還在不斷發展，這使得光纖通道仍然是存儲網絡的首要網絡技術。 並且NVMe over FC可以在同一個網絡上同時支持NVMe和SCSI。
隨著組織過渡到 AI/ML 等要求更高的工作負載，NVMe over FC 提供了網絡性能的可預測性和低延遲。 供應商一直在提供同時支持 FC-NVMe、SCSI/FC 和本地 SAN 結構的交換機技術。 集成支持 FC-NVMe 的網絡組件非常簡單，通常不需要額外的硬件。 如果當前實現是運行在16GFC以上的FC SAN，NVMe命令封裝在FC中。 除了可能更改或添加 NVMe 目標磁盤之外，還可能是 HBA 或系統操作系統的固件或驅動程序更新。
VMware 和 FC-NVMe
VMware ESXi 7.0+ 支持 NVMe over Fibre Channel (FC-NVMe) 和 NVMe over RDMA Converged Ethernet (NVMe-RoCE)。 NVMe-RDMA 和 NVMe-RoCE 本質上是相同的，有時可以互換。 VMware 最近發布了支持 NVMe/TCP 的 ESXi 7.0 U3。 在 VMware vSphere 或 ESXi 環境中運行的工作負載，集成 FC-NVMe 非常簡單，看起來類似於傳統的 FC 實施。 以下屏幕截圖說明了配置 HBA 以支持 FC 和 FC-NVMe 的相似之處。
運用 Marvell QLogic QLE2772 雙端口 32Gb FC 適配器 和 NetApp AFF A250 來展示傳統的 FC LUN 和 NVMe 命名空間，我們能夠展示最終用戶配置每種存儲類型是多麼無縫。 通過將存儲在光纖通道結構上適當地分區到 VMware 主機，相同的工作流會創建一個數據存儲。
在幕後，雙端口卡呈現為四個設備。 兩個用於傳統 FC 存儲，而其他用於 NVMe。 在我們的截圖中，vmhba2/3 是標準的 FC 設備，vmhba67/68 是用於 NVMe 的。 應該注意的是，這些自動出現在帶有內置驅動程序和當前固件的 VMware ESXi 7 中，不需要單獨安裝。 VMware 文檔建議在安裝期間接受默認值。 在我們的第一個視圖中，選擇了傳統的光纖通道設備，顯示“未使用”的 1TB NetApp 光纖通道磁盤。
將視圖切換到 Marvell QLogic NVMe 視圖，我們看到另一個 1TB NVMe 光纖通道磁盤，也沒有被消耗。 vSphere 輸出包括用於命名空間和控制器的選項，用於定義系統如何訪問 LUN。
NVMe 命名空間視圖通常會顯示多個設備； 但是，我們在測試中配置了一個 1TB 設備。
在控制器視圖下，將顯示 NetApp ONTAP NVMe 控制器，將設備呈現給映射的主機。 “添加控制器”選項可用於手動添加新控制器，儘管 VMware ESXi 7 在適當分區到給定的 FC WWN 時會自動發現這些控制器。
下一步涉及配置存儲。 ESXi 提供了一個“新數據存儲”工具，可以輕鬆地將其添加到系統中。 我們在主機設置中提供了 FC 和 FC-NVMe 存儲類型作為選項，這說明了最終用戶的配置過程是多麼輕鬆。 首先，我們選擇 NVMe 設備進行測試，以創建一個適當命名的數據存儲，然後進入下一步。
NVMe 數據存儲具有相同的 VMFS 選擇過程，用戶可以在 VMFS 6 或舊版 VMFS 5 之間進行選擇。
接下來，使用設備上的全部可用空間為數據存儲對磁盤進行分區。
在這幾個步驟之後，是時候創建新的 FC-NVMe 數據存儲了。 在整個過程中，ESXi 會顯示關鍵信息以幫助正確執行此過程。
創建 FC 存儲的步驟與上面概述的 FC-NVMe 相同。 首先，選擇可用的 FC 設備。
然後選擇 VMFS 版本。
選擇 VMFS 版本後，下一步是對數據存儲進行分區，再次使用設備上的所有可用空間。
摘要屏幕上的輸出顯示 NetApp 光纖通道設備而不是 NVMe 光纖通道設備，但達到這一點的工作流程對於兩者都是相同的。
我們創建的新數據存儲顯示在主機的數據存儲列表中，並準備好用於 VM 存儲。
FC-NVMe 性能
為了說明 FC-NVMe 與 NVMe-RoCE 與 NVMe/TCP 之間的整體性能，Marvell 根據輕型、中型和重型工作負載測量了結果。 所有三種工作負載的性能結果都相當一致，NVMe/TCP 落後於 FC-NVMe 和 NVMe-RoCE。 測試佈局配置如下所示。
運行輕型工作負載時的延遲分析突出了 TCP 固有的延遲。 在測量隨機塊大小時，NVMe-RoCE 表現出色，FC-NVMe 緊隨其後。 運行模擬 8K 讀取時，NVMe/TCP 的結構延遲幾乎是 FC-NVMe 的兩倍。
在運行中等工作負載的環境中，將 FC-NVMe 與 NVMe/TCP 進行比較，FC-NVMe 性能更高。 結果令人印象深刻，FC-NVMe 交付的事務量比 NVMe/TCP 多 127%。 延遲數字反映了 FC-NVMe 的優勢，延遲比 NVMe/TCP 低 56%。
測量在繁重的工作負載模擬中運行的壓力水平，FC-NVMe 的性能始終優於基於以太網的結構。 FC-NVMe 提供的帶寬比 NVMe/TCP 高出 50%，但更重要的是，它需要的 CPU 週期顯著降低，從而釋放 VMware ESXi 服務器以託管更多虛擬機。
最後的思考
上面的屏幕截圖說明了在虛擬化環境中配置 FC 和 NVMe-oF 的簡單性。 大多數用戶並不完全了解在 ESXi 系統上同時實施 FC 和 FC-NVMe 的便利性。 VMware 提供了一個簡單的選項來配置和管理受信任的 FC 優勢，而不會引入新的複雜性。
儘管我們在實驗室中使用 NetApp 硬件來強調連接的便利性，但還有許多其他供應商支持 FC NVMe-oF。 Marvell 編制了一份供應商列表並將其發佈在他們的網站上。 如果您想查看完整列表，請單擊 這裡.
有關 Marvell FC-NVMe 適配器的更多信息，請通過單擊訪問其網站 這裡. 您還可以轉到 NVM Express 站點以查看最新規範並查看 NVMe 的下一步，方法是 這裡.
本報告由 Marvell 贊助。 本報告中表達的所有觀點和意見均基於我們對所考慮產品的公正看法。
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