Stockage hautes performances : 2019, l’année du passage au NVMe

Les premiers modèles de baies avec connectique NVMe-over-Fabrics sont arrivées sur le marché, tandis que des efforts considérables ont été réalisés sur les architectures 3D des disques Flash.

2019 restera comme l’année où les premières baies de stockage SAN de série auront été livrées avec la nouvelle connectique NVMe-Over-Fabrics. L’intérêt de cette dernière est de communiquer avec les disques Flash en exploitant tous leurs avantages : un bus dont le débit théorique est quatre à huit fois meilleur que les bus SAS/SATA habituels, des accès parallèles et, bien entendu des lectures/écritures directes, comme avec des mémoires, et sans le goulet d’étranglement des commandes SCSI.

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Le premier constructeur a en avoir bénéficié aura été Dell, dont les ventes se sont mieux portées que celles de la concurrence, notamment grâce au lancement en haut de gamme de ses nouveaux modèles PowerMax.

Dell EMC, NetAPP et PureStorage passent au NVMe-over-Fabrics, pas HPE

Dans cette configuration, les disques NVMe sont mieux exploités grâce à une connexion NVMe-over-FC, en 32 Gbit/s, entre la baie et les serveurs. Les caractéristiques sont de 7,5 millions d’IOPS, avec moins de 100 microsecondes de temps de latence pour la version PowerMax 2000 (un à deux nœuds de 4U chacun) et 15 millions d’IOPS, avec aussi peu de temps de latence, pour la version PowerMax 8000 (qui supporte l’assemblage de huit nœuds). Les débits atteignent 350 Go/s. Précédemment, sans connectique NVMe-over-FC, le PowerMx 2000 n’atteignait que 1,7 million d’IOPS en 300 microsecondes et le PowerMax 8000 parvenait tout même à frôler les 10 millions d’IOPS, également en 300 microsecondes. Leurs débits maximums étaient de 175 Go/s.

De son côté NetApp a d’abord cherché à démocratiser le NVMe-over-Fabrics avec une baie milieu de gamme, l’AFF320. Celle-ci, qui propose du stockage à la fois NAS et SAN, est reliée à son tiroir de disques soit, dès le départ, en NVMe-over-RoCE avec des liens Ethernet, soit, dans un second temps, en NVMe-over-FC, avec une fabrique Fiber Channel. L’annonce s’est accompagné de la commercialisation du switch Ethernet compatible RoCE BS-53248, au format 1U et avec 16 ports 10 GbE en connectique SFP+, deux ports 40GbE en QSFP et deux ports 100GbE en QSFP28. NetApp revend également en marque blanche le switch Ethernet Nexus 92300YC de Cisco, qui dispose de 48 ports 10 GbE en SFP+, 16 ports 40 GbE en QSFP et deux ports 100GbE pour l’interconnexion des switches. 

Quelques mois plus tard, NetApp a lancé la baie de stockage Flash E600 dédiée, elle, à une seule application critique et qui fonctionne de bout en bout en NVMe-over-Infiniband, NVMe-over-RoCE ou encore NVMe-over-FC, à chaque fois avec un réseau en 100 Gbit/s. Elle atteint une bande passante record de 44 Go/s, avec 2 millions d’IOPS et 100 microsecondes de temps de latence. C’est deux fois plus d’IOPS et de bande passante qu’avec le modèle précédent EF570, où les disques NVMe sont logés dans un tiroir externe relié en SAS. L’EF600 dispose dans toutes les configurations de huit ports. Pour le reste, l’EF600 est un contrôleur 2U qui peut contenir jusqu’à 24 disques NVMe Flash, de 1,9 à 15 To chacun.

Troisième acteur du stockage à avoir commercialisé une baie SAN en NVMe-Over-Fabrics, l’étoile montante Pure Storage a lancé cette année des modèles FlashArray//X équipés pour leur part de l’implémentation NVMe-over-RoCE. Malgré leurs liens Ethernet peu chers, ces machines communiquent avec leurs serveurs 20% plus rapidement que ne le font les FlashArray du constructeur connectées en Fiber Channel. Affichant des temps de latence de 250 microsecondes, ceux-ci peuvent même descendre à 100 microsecondes sur les modèles FlashArray//X70 et X90 équipés de disques Optane d’Intel.

HPE aura finalement été le seul grand fournisseur de SAN à bouder de manière ostentatoire la connectique NVMe-Over-Fabrics. Lors du lancement de sa nouvelle gamme SAN Primera à Paris, le constucteur a indiqué que le NVMe-over-RoCE n’arriverait pas avant 2021. Et encore, sur le back-end, c’est-à-dire pour relier les contrôleurs Primera à des tiroirs de disques Flash équipés de disques NVMe, ou encore pour relier deux Primera entre elles à des fins de réplication encore plus rapide. Selon HPE, en effet, les processeurs ne seraient pas encore assez puissants pour délivrer aujourd’hui la puissance nécessaire au NVMe-over-Fabrics. Qui plus est, les pilotes proposé par ses concurrents, en particulier pour l’implémentation NVMe-over-FC, ne seraient pas au point.

Jusqu’à 47 Go/s sur le tiers interne, 9 Go/s par SSD

Outre la connectique, la bataille autour du stockage s’est aussi jouée sur les médias NVMe eux-mêmes. Alors que l’année 2018 laissait présager une généralisation des NAND QLC sur SSD pour gagner en rapport capacité/prix, ce sont finalement les modèles en 3D NAND TLC qui ont le plus occupé les débats chez les entreprises.

Au premier semestre, Micron a ainsi lancé un SSD 9300 avec un débit de 3,5 Go/s en lecture comme en écriture, des temps de latence de 86 microsecondes pour les accès en lecture et seulement 11 pour ceux en écriture (car l’unité dispose d’une RAM qui fait office de cache), et respectivement 850.000 et 310.000 IOPS.

Quelques mois plus tard, Samsung a répliqué avec le PM1735, un SSD NVMe à base de V-NAND – sa propre implémentation de la 3D NAND, ici en 96 couches TLC – qui utilise 8 canaux PCIe Gen4.0 pour atteindre 1 450 000 IOPS en lecture, 260 000 IOPS en écriture, 8 Go/s en lecture, et 3,8 Go/s en écriture.

En revanche, l’explosion des ventes de disques NVMe Optane d’Intel n’a pas eu lieu. Mais Intel  a redoublé d’efforts en 2019 pour promouvoir sa technologie 3D XPoint – la technologie Flash 3D des Optane, qui ne repose pas sur des NAND afin d’éviter leurs principaux défauts : la latence et l’usure prématurée. Le constructeur a ainsi décliné ce type de Flash en barrettes mémoires Optane DCPMM capables d’offrir du stockage persistant avec des débits de 8,3 Go/s en lecture et 3 Go/s en écriture par module, soit 47 Go/s en lecture et 18 Go/s en écriture dans un serveur classique équipé de six modules.

Cette offre a immédiatement été exploitée par NetApp avec le lancement de MAX Data 1.3 qui permet de faire un tiering SAN au sein du serveur afin d’accélérer les accès vers des baies de disques AFF reliées, toujours, en NVMe-over-Fabrics.

Intel a surtout reçu – enfin – le soutien de Micron, qui a lancé son premier SSD NVMe, à base de Flash 3D XPoint, le X100. Celui-ci utilise 16 canaux PCIe Gen 3.0 pour atteindre 2.500.000 IOPS en lecture comme en écriture, 9 Go/s en lecture comme en écriture et une latence de 8 microsecondes en lecture comme en écriture.

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