StarWind のNVMe over Fabrics (NVMe-oF)機能

投稿日: 2023年9月25日 作成者: climb
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NVMe over Fabrics（NVMe-oF）技術は、急速に発展しています。この技術は、データ・ストレージを扱うプロセスを完全に変革し、データ転送におけるより高いレベルのパフォーマンス、待ち時間の短縮、I/O操作の並列化を可能にします。しかし、これらの長所はすべてUnix/Linuxユーザーにしか利用できません。以前は、Linux環境でのみ、本当のNVMeドライブの性能を引き出し、スマートなハードウェア利用効率を達成することが可能でした。Windows Serverユーザは、NVMe-oFテクノロジーのメリットを最大限に享受することができませんでした。この不均衡を是正するため、StarWindはStarWind Virtual SAN (vSAN)にNVMe-oFサポートを追加し、Windows Server環境でNVMeドライブのパフォーマンスを引き出すことで、中小中堅企業(SMB)、企業の地方事務所(ROBO)などが最小限のハードウェアフットプリントでアプリケーションに必要なIOPS数を得られるようにしました。

Hyper-V環境におけるNVMeパフォーマンスの問題

世の中がNVMeに大きな期待をしているとはいえ、Hyper-Vクラスタ全体にPCIe SSDを効率的に提示するのはまだ難し状況です。レイテンシは急上昇し、このようなディスクがネットワーク経由で提示された場合、アプリケーションはフラッシュ性能の半分しかアクセスできない可能性が高いです。問題は、Hyper-V VMがPCIe SSDと効率的に通信できないことです。NVMeドライブがiSCSIやFCで提供される場合、NVMeドライブのパフォーマンスを享受することは不可能です。これらのプロトコルは、フラッシュではなく、コールド・ストレージ・メディアのディスクを接続するために設計されています。これらのプロトコルは、NVMeドライブに接続するために使用される場合、単一の短いコマンドキューを持ち、かなりのI/Oオーバーヘッドを伴います。

Windows Server環境で従来のプロトコルを使用する場合、必要なI/O数を得るためには、さらに多くのNVMeドライブを購入する必要があります。ハードウェアを増やし、出費を増やしても、同じ結果、つまりハードウェアの利用効率の欠如につながります。このソリューションは、SMB、ROBOにとって、完全に予算を圧迫するものです。その上、シングルキューのiSCSIモデルは、サーバCPUにさらなる負荷をかけます。サーバのプロセッサー・サイクルがiSCSIとTCP/IPスタック処理に負担をかけるため、アプリケーションの速度はピークに達することができません。

SAS（Serial Attached SCSI）: パフォーマンスは単一の短いコマンド・キューがボトルネックになる。

それでも、IOPSを大量に必要とするアプリケーションが、従来のプロトコルでストレージと通信している間、期待したパフォーマンスを得られない理由は明らかです。プロトコルのせいで、セットアップにフラッシュを追加すると、スピンドルドライブが提供できるIOPSより20％ほど多いIOPSが得られるのが普通です。しかし、PCIe SSDの本来の性能に比べれば、明らかに大したことではありません。NVMeドライブは、ネットワーク経由で提供するために、全く別の技術を必要とします。

NVMe-oF： 複数の長いコマンドキュー。ネットワークはもうボトルネックではありません

StarWindは、サーバのCPUオーバーロードの問題を解決します。NVMe-oFで使用されているRDMA技術は、CPU、キャッシュ、OSを介さずにメインメモリ上でデータ交換を行います。そのおかげで、ネットワークを介したコンピュータ間のデータ転送速度の効率が向上します。NVMe-oFは、SMB、ROBOための素晴らしい技術で、各拠点でコストを削減し、アプリケーションにすべてのメリットをもたらします。


真のNVMe性能を引き出すNVMe-oFソリューション

StarWind NVMe-oFは、Windows Server環境で最高のNVMeパフォーマンスを実現するプロトコルです。単一の短いコマンド・キューは、64,000 個のコマンド・キューに置き換えられます。このような設計により、NVMe-oFを介して接続されたNVMeデバイスは、一貫したマイクロ秒スケールのレイテンシ（遅延）を達成し、I/Oボトルネックなしに、フラッシュが潜在的に提供できる性能をすべて引き出すことができます。

StarWind NVMe-oFでは、必要なI/O数を得るためにNVMeドライブを追加購入する必要はありません。より少ないハードウェアとコストで、より多くのことができます。マルチコア・プロセッサの高い並列性により、レイテンシが大幅に削減されるため、既存のNVMeドライブの可能性を最大限に引き出すことができます。

NVMe-oF： 複数の長いコマンドキュー。ネットワークはもうボトルネックではない。

StarWindは、サーバーのCPUオーバーロードの問題を解決します。NVMe-oFで使用されているRDMA技術は、CPU、キャッシュ、OSを介さずにメインメモリ上でデータ交換を行います。そのおかげで、ネットワークを介したコンピュータ間のデータ転送速度の効率が向上します。NVMe-oFは、中小企業、ROBO、エッジのための銀の弾丸であり、各拠点でコストを削減し、アプリケーションにすべてのメリットをもたらします。

Hyper-V環境にStarWindのNVMe-oFを導入する

ストレージ性能に関しては、NVMeドライブが最適です。しかし、従来のSCSIに由来するプロトコルはフラッシュではそれほどうまく機能しないため、PCIe SSDのIOPSをすべて取得するのはまだ困難です。StarWindのNVMe-oFの実装により、PCIe SSDが提供できるすべてのパフォーマンスを得ることができます。StarWindはStarWind Virtual SAN(vSAN)にNVMe-oFのサポートを追加し、今後はHyper-V VM上で動作するアプリケーションをフラッシュストレージ上で、パワー全開で動作させることができるようになりました。

▶ StarWind Virtual SAN (vSAN)の機能一覧

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