Blog ENI : Toute la veille numérique !
En raison d'une opération de maintenance, le site Editions ENI sera inaccessible le mardi 10 décembre, en début de journée. Nous vous invitons à anticiper vos achats. Nous nous excusons pour la gêne occasionnée
En raison d'une opération de maintenance, le site Editions ENI sera inaccessible le mardi 10 décembre, en début de journée. Nous vous invitons à anticiper vos achats. Nous nous excusons pour la gêne occasionnée
  1. Livres et vidéos
  2. Les centres de données
  3. PCIe, RDMA, NVMe et autres...
Extrait - Les centres de données Notions fondamentales (normes, fibres optiques, connectique, émetteurs-récepteurs, protocoles...)
Extraits du livre
Les centres de données Notions fondamentales (normes, fibres optiques, connectique, émetteurs-récepteurs, protocoles...)
2 avis
Revenir à la page d'achat du livre

PCIe, RDMA, NVMe et autres...

Introduction

Pour la transmission des données et/ou leur stockage, il n’y a pas que Fibre Channel, InfiniBand (cf. chapitre Fibre Channel et InfiniBand) ou Ethernet (cf. chapitre Ethernet dans les centres de données).

Il existe aussi d’autres technologies matérielles et/ou logicielles pour cela. Quelques exemples à (re-)découvrir ci-après : PCIe, RDMA, RoCE, iWARP, NVMe, NVMe-oF, ATA, SATA, eSATA, SCSI, SAS, iSCSI, NFS, IEEE 1394 et USB.

PCIe

1. Présentation de PCIe

PCIe (PCI Express) est l’évolution de PCI (Peripheral Component Interconnect). C’est une technologie d’interconnexion d’entrées/sorties d’un grand nombre d’équipements d’informatique et de communication.

PCIe est un bus de transmission en topologie point à point entre l’unité de commande (CPU) d’un système hôte et une carte d’accès d’un équipement périphérique. La transmission est en mode série, en duplex intégral, à faible latence et grande largeur de bande. Ces caractéristiques font qu’il est largement utilisé dans les applications NVMe. PCIe est aussi doté d’interfaces avec les équipements de stockage, interfaces différentes de celles de SAS et SATA.

images/Ch12_01.png

Carte réseau Intel PCIe 3.0 avec ports SFP+ 10 Gbit/s

Sur le marché des interfaces SSD dans les transmissions de données, PCIe aurait dépassé SAS en 2017, puis SATA en 2018, pour devenir le premier sur ce marché.

Générations PCIe

PCIe a eu plusieurs évolutions afin de suivre la demande de montée en débit de transmission. C’est ainsi que se sont suivies plusieurs générations de PCIe aux débits croissants : PCIe 1.0 à 2,5 GT/s en 2003, PCIe 2.0 à...

RDMA

1. Présentation de RDMA

La technologie RDAM (Remote Direct Memory Acces) est une technologie clé pour les superordinateurs très puissants et pour les grands centres de données. RDMA utilise le concept de canal d’entrée/sortie et permet le transfert de données de serveur à serveur directement entre la mémoire des applications sans aucune implication du processeur. Ceci entraîne des gains de performances et d’efficacité, tout en réduisant considérablement les temps d’attente. 

images/Ch12_04.png

En RDMA, l’application a un accès direct à la mémoire de l’autre application

2. RDMA over InfiniBand

RDMA a d’abord été largement adopté dans le secteur du calcul haute performance (High Performance Computing - HPC) avec InfiniBand (cf. chapitre Fibre Channel et InfiniBand, section InfiniBand). C’est ainsi qu’existent des interfaces de programmation et des adaptateurs, des commutateurs ou des routeurs "natifs RDMA", c’est-à-dire prédéfinis pour une utilisation de RDMA avec InfiniBand.

RDMA est également exploité par les réseaux Ethernet d’entreprise avec RoCE.

3. RoCE

a. Présentation générale de RoCE

RoCE (prononcez "rocky", RDMA over Converged Ethernet) est une norme de transport qui permet à RDMA de fonctionner...

NVMe et NVMe-oF

1. NVMe

a. Présentation de NVMe

La NVMe (Non-Versatile Memory expressmémoire non volatile express) est une interface de contrôleur hôte qui est évolutive et conçue pour répondre aux besoins des systèmes d’entreprise et des centres de données. Les spécifications de cette interface permettent à un serveur d’accéder à un périphérique de stockage de données SSD à travers un bus PCIe. C’est une norme de facto, portée par des industriels réunis dans l’association NVMe.

NVMe peut prendre en charge des solutions puce à puce, carte à carte, etc., mais a été développé essentiellement pour les disques SSD PCIe. Ainsi ces supports de données vont fonctionner à leur vitesse, c’est-à-dire en tant que mémoire flash, donc beaucoup plus vite que les disques durs rotatifs classiques. 

images/Ch12_08.png

Carte SSD NVMe de 8 téraoctets avec interface PCIe

D’où le positionnement de NVMe qui se veut une alternative au SCSI pour la connexion et le transfert de données entre un hôte et un périphérique ou un système de stockage cible. La norme SCSI a été créée en 1986 pour travailler avec les supports de stockage de données de cette époque, à savoir les bandes magnétiques et les disques rotatifs. En revanche, NVMe est conçu pour des supports plus rapides, comme les disques SSD et les technologies postérieures à la période ’’flash’’.

Ainsi, par rapport à SCSI, NVMe fournit une interface et un jeu de commandes apportant aux périphériques de stockage NVMe une latence plus faible, un niveau de parallélisme amélioré pour les requêtes et de meilleures performances.

En complément et de l’avis général, les SSD NVMe devraient à terme supplanter les SSD SATA et SAS en tant que supports ’’flash’’ dans les centres de données.

b. Marché de NVMe

L’arrivée de NVMe est à l’origine...

Autres protocoles

D’autres technologies et protocoles interviennent dans le domaine des données, par exemple pour l’attachement direct des unités de stockage des données aux serveurs (DAS) ou d’autres applications.

1. ATA, SATA et eSATA

a. ATA

Le comité technique T 13 ’’ATA storage interfaces’’ de l’INCITS a été créé en décembre 1995 pour développer des normes et des rapports techniques sur les interfaces d’entrées/sorties dont ATA (Advanced Technology Attachment) qui est aussi connu sous l’acronyme IDE (Integrated Devices Electronics) ou PATA (Parallel ATA).

images/Ch12_17.png

Site du comité T 13 : http://www.t13.org

Plusieurs générations ont suivi la création de ce protocole ATA avec des évolutions de débits croissants. Des versions différentes ont vu le jour. Par exemple, AoE (ATA over Ethernet) qui est un jeu de commandes de disques de stockage de données. AoE peut être transmis par divers protocoles dont les trames du protocole Ethernet. C’est une alternative à d’autres solutions comme Fibre Channel.

Mais ATA est une technologie de transmission des données en mode parallèle qui serait "sortie" du marché par SATA, une technologie de transmission en mode série.

b. SATA

SATA ou Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment) est une technologie d’attachement de type DAS, mais, par rapport à ATA, la transmission des informations s’effectue en mode série, et non en mode parallèle. Un des avantages est l’emploi d’un câble plus fin et plus flexible.

La première version de SATA est apparue en 2003 avec un débit de 1,5 Gbit/s. Elle a été suivie par SATA II à 3 Gbit/s, puis SATA III à 6 Gbit/s, en 2009.

Malgré ses évolutions, SATA aurait du mal, semble-t-il, à résister à l’arrivée de SCSI et de PCIe.

c. eSATA

À l’origine, SATA a été conçu en tant que technologie d’interface interne (inside-the-box interface) pour améliorer les performances des micro-ordinateurs et des unités de stockage personnelles.

Mais, à l’usage, SATA a été utilisé à l’extérieur...