2017 年 3 月 8 日
NVMe ベースのワークファブリックは、データセンターにおける従来の回転型メディアの限界を克服： NVMe SSD 共有ストレージのスピードとコストの利点は、第2世代に発展しました。
マーベル、88SS1092 第 2 世代 NVM Express SSD コントローラを OCP Summit で初披露
データセンターでの SSD: NVMe と従来の状況
ソリッドステートドライブ（SSD）が最初にデータセンターに導入されたとき、 インフラストラクチャの関係で、回転メディア用に開発されたその時点で最新のテクノロジー（SATA（Serial ATA）や SAS（Serial Attached SCSI））の範囲内で運用するしかありませんでした。 最速のハードディスクドライブ（HDD）でさえもちろん SSD には及びませんでしたが、最新のパイプラインでもそれがボトルネックになって SSD テクノロジーを最大限に活用できませんでした。 PCI Express（PCIe）は、すでにネットワーキング、グラフィックス、その他のアドインカード用のトランスポートレイヤーとして展開されていた、最適な高帯域幅バステクノロジーを提供していました。 PCIe が次に選択可能なオプションとなりましたが、このインターフェースでさえ古い HDD ベース SCSI または SATA プロトコルに依存していました。 そのため、NVM Express（NVMe）業界ワーキンググループが、PCIe バス用に開発された標準化されたプロトコルおよびコマンドセットを作成するために結成されました。それは、データセンター内で SSD のすべての利点を最大限に活用できる、複数のパスを使用できるようにすることを目的としていました。 この NVMe 仕様は、現在および将来の NVM テクノロジー用に高帯域幅かつ低遅延なストレージを実現するために、ゼロから設計されました。
NVMe インターフェースは最適化されたコマンド発行/完了パスを提供します。 デバイスへの単一 I/O キュー内で 64K までのコマンドをサポートすることで、並行運用をサポートします。 さらに、エンドツーエンドデータ保護（T10 DIF および DIX 標準と互換）、拡張エラーレポート/仮想化などのさまざまなエンタープライズ機能のサポートが追加されています。 要するに NVMeは、 PCIe ベースソリッドステートドライブを利用するエンタープライズ、データセンター、およびクライアントシステムのニーズに対応するために設計された、SSD パフォーマンスを最大化するのに役立つ、スケーラブルなホストコントローラインターフェースです。
SSD ネットワークファブリック
マーベルなどの会社から提供される新しい NVMe コントローラを利用して、データセンターはストレージデータを共有してコスト/パフォーマンス効率をさらに向上できるようになりました。 SSD ネットワークファブリックを作成して SSD クラスターを形成することで、個々のサーバーのストレージをプールしてデータセンターストレージを最大化できます。 さらに、追加サーバー用に共通エンクロージャを作成することで、データを転送してデータアクセスを共有できます。 これらの新しいコンピュートモデルを導入すれば、データセンターは SSD の高速パフォーマンスを最大限に最適化できるだけでなく、これらの SSD をデータセンターにより経済的に展開できるため、全体的なコストを低減して保守を効率化できます。 個々のサーバーに SSD を追加する代わりに、あまり展開されていない SSD を利用して、割り当てが多いサーバーに再展開して使用することもできます。
これらのネットワークファブリックの機能を示す簡単な例を紹介します。 あるシステムが 7 個のサーバーで構成され、それぞれ PCIe バスに SSD が装着されている場合、各 SSD から SSD クラスターを形成することで、追加ストレージの手段を提供するだけでなく、データアクセスをプールして共有する方法も提供することになります。 たとえば、あるサーバーが 10 パーセントしか利用されず、別のサーバーが過剰に割り当てられている場合、SSD クラスターを導入することで、個々のサーバーに SSD を追加することなく、過剰割り当てのサーバーにストレージを追加できます。 この例でサーバー数が数百になると、コスト、保守、およびパフォーマンス効率が急激に増加します。
マーベルは、最初の NVMe SSD コントローラ導入時に、これらの新しいタイプのコンピュートモデルの準備を支援してくれました。 その製品は最大で 4 つの PCIe 3.0 レーンをサポートしており、ホストシステムのカスタマイズに応じて 4GB/s または 2Gb/s エンドポイントのすべてに最適でした。 NVMe の先進的なコマンド処理を使用して、圧倒的な IOPS パフォーマンスを実現しました。 高速 PCIe 接続を最大限に利用するために、マーベルの革新的な NVMe 設計はハードウェア自動化を大規模に展開することで、PCIe リンクデータフローを円滑化しました。 これにより、従来のホスト制御ボトルネックが軽減され、真のフラッシュパフォーマンスが引き出されました。
第 2 世代 NVMe コントローラが登場！
この最初の製品の後に、Marvell 88SS1092 第 2 世代 NVMe SSD コントローラが登場しています。社内の SSD 検証および他社製 OS/プラットフォーム互換性テストに合格している製品です。 このため、Marvell® 88SS1092 は次世代のストレージおよびデータセンターシステムを後押しする製品として、カリフォルニア州サンノゼで 3 月 8 日と 9 日に催される Open Computing Project (OCP) Summit で発表される予定です。
Marvell 88SS1092 は、マーベルの PCIe 3.0 X 4 対応第 2 世代 NVMe SSD コントローラで、ホストに 4Gb/s フルインターフェースを提供することでパフォーマンスボトルネックを解消します。 新しいコントローラは、ソリッドステートストレージシステムをフラッシュにさらに全面的に最適化したアーキテクチャに進化させてパフォーマンスを向上させるだけでなく、マーベルの第 3 世代エラー検出訂正、低密度パリティチェック（LDPC）テクノロジーを搭載することで、信頼性と耐久性の向上と、MLC NAND 上での TLC NAND サポートを実現します。
NVMe SSD 共有ストレージの速度/コスト上の利点は、信頼性が高いだけでなく、第 2 世代に入っていることです。 ネットワークのパラダイムシフトが起きています。 SSD のパフォーマンスを最大限に活用するためにゼロから設計された NVMe プロトコルを使用することで、新しいコンピュートモデルは従来の回転メディアの制限なしで作成されています。 SSD パフォーマンスを最大化しながら、SSD クラスターと新しいネットワークファブリックによってプールストレージと共有データアクセスを実現します。 ワーキンググループの努力によって今日のデータセンターが現実になり、新しいコントローラとテクノロジーによって SSD テクノロジーのパフォーマンスとコスト効率が最適化されています。
