Cet article d’opinion, publié en exclusivité par Enterprise Storage Forum, est signé John Collins, vice-président du marketing produit chez Western Digital.
Nous vivons dans un monde axé sur les données, et le volume considérable de données créées par les consommateurs, les entreprises et les machines explose. Il est difficile de suivre le rythme.
Les recherches menées à l’échelle mondiale montrent que l’abondance des données générées, copiées et stockées n’est pas près de diminuer. En fait, IDC prévoit que le volume atteindra plus de 166 zettaoctets d’ici 2025 — dans moins de deux ans. Cela a évidemment d’importantes répercussions sur le stockage des données.
Le stockage d’un volume croissant de données présente deux difficultés majeures.
La première concerne le lieu et le mode de stockage. Par exemple, faut-il stocker les données sur site ou dans le cloud, dans quel niveau de stockage — données « hot », « warm » ou « cold » — et selon quelle topologie d’infrastructure ? Ce sont des questions complexes qui tiennent compte de nombreux facteurs. Et il n’existe pas de réponse simple. Une chose est toutefois certaine : dans le cloud ou les grands data centers d’entreprise, les architectes du stockage doivent trouver des solutions capables d’évoluer pour accueillir des pétaoctets de données, tout en offrant les performances et le niveau de service adaptés aux exigences de l’entreprise.
L’autre grand défi concerne les budgets. Les architectes du stockage sont constamment contraints de trouver des solutions rentables pour répondre à des budgets informatiques en baisse ou stagnants. Il est évident que plus une organisation possède de données, plus elle a besoin de stockage. Et l’augmentation de la capacité de stockage entraîne une hausse des coûts. Aujourd’hui, les architectes du stockage doivent trouver un équilibre entre le besoin d’un stockage hautes performances et des budgets qui se réduisent, afin d’obtenir le meilleur retour sur investissement.
Présentation de la vélocité des actifs et de son importance
Pour fournir un stockage hautes performances à faible latence, les architectes des data centers déploient de plus en plus de mémoire flash afin d’accélérer leurs charges de travail. De nombreux data centers adoptent la technologie Non-Volatile Memory Express (NVMe) pour certaines parties de leur architecture, afin d’amplifier encore les gains de performances et de latence.
Entièrement focalisés sur l’optimisation et la maîtrise des dépenses de stockage, ils doivent gérer, dimensionner et exploiter efficacement ces actifs flash afin d’en tirer le meilleur parti. Cette démarche alimente une tendance croissante à désagréger et à partager la mémoire flash NVMe sur une infrastructure Ethernet pour améliorer la vélocité des actifs.
Dans les modèles de gestion du stockage, atteindre une forte vélocité des actifs consiste à obtenir les meilleures performances, à garantir une disponibilité maximale — mesurée par le temps de fonctionnement — et à tirer parti du stockage de manière à optimiser son utilisation et son efficacité. À son tour, un taux d’utilisation élevé contribue à réduire les coûts et à améliorer le retour sur investissement global (ROI). En substance, il s’agit d’exploiter un dispositif de stockage à son plein potentiel pour générer de la valeur et des revenus tout en maîtrisant les coûts. La plupart des organisations n’exploitent pas pleinement leurs actifs flash et n’atteignent donc pas le taux d’utilisation maximal possible. Autrement dit, les inefficacités de l’architecture entravent la vélocité des actifs.
Prenons par exemple les infrastructures hyperconvergées (HCI), ou un environnement scale-out. L’un des principaux arguments de vente pour les clients est que les HCI sont relativement faciles à faire évoluer, en ajoutant des nœuds complets qui intègrent le matériel et les logiciels du serveur, ainsi que d’autres composants comme le calcul, le stockage et le réseau, réunis au sein de la plateforme. Ces nœuds consomment des ressources électriques, de refroidissement et réseau pour fournir des services aux applications. Lorsque le cycle d’activité ou les charges de travail des applications sont prévisibles et stables, l’architecture HCI peut constituer une méthode efficace de mise à l’échelle. Les ingénieurs de conception analysent ces charges de travail et fournissent dans le nœud suffisamment de ressources — calcul, stockage et réseau — pour répondre aux besoins de l’application pendant toute la durée de vie du nœud, qui est généralement de 5 à 7 ans. Lorsqu’une charge de travail ou une application a besoin de ressources supplémentaires, il suffit d’ajouter des nœuds, quelles que soient les ressources additionnelles nécessaires.
Cependant, l’un des points faibles de l’architecture HCI est que, lorsque les applications et les charges de travail d’un nœud sont imprévisibles et connaissent des pics de demande, ceux-ci peuvent mettre à rude épreuve les ressources qu’il contient. Les inquiétudes sont encore plus grandes lorsque ces nœuds disposent de ressources installées qui ne sont pas nécessaires ou qui sont sous-utilisées. Les actifs inutilisés qui consomment de l’électricité et du refroidissement créent de l’inefficacité ; ces ressources deviennent captives ou isolées et ne sont plus disponibles pour d’autres applications ou charges de travail.
Une autre façon d’architecturer l’infrastructure informatique consiste à déployer une infrastructure désagrégée composable (CDI) plutôt qu’une infrastructure HCI, notamment pour les actifs de grande valeur tels que le stockage SSD à mémoire flash.
Avantages de la désagrégation et du partage de la mémoire flash
Comme indiqué précédemment, la mise à l’échelle horizontale au moyen de HCI répond à un objectif et peut être essentielle pour suivre l’augmentation des besoins en données lorsque les exigences des applications sont fixes et que les charges de travail sont prévisibles et stables. Toutefois, dans les environnements HCI ou autres environnements scale-out, la gestion des ressources peut devenir inefficace du point de vue de l’utilisation et de la vélocité des actifs lorsque ces applications connaissent des pics d’activité ou que les ressources fournies dépassent leurs besoins.
À l’inverse, les concepteurs déploient une architecture scale-up en mettant en œuvre une CDI : ils retirent les actifs flash des nœuds serveurs et permettent de les partager entre plusieurs applications et charges de travail grâce à NVMe over Fabrics (NVMe-oF).
NVMe est un protocole utilisé par le bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe(r)) pour accéder au stockage flash. NVMe permet d’utiliser les supports flash plus efficacement lorsqu’ils sont connectés au PCIe, et cette norme devient prépondérante par rapport aux connexions SAS/SATA dans les applications de data centers. Comme dans une architecture HCI, les SSD sont installés directement sur le bus PCI et le stockage est mis à la disposition des applications et des charges de travail hébergées sur le serveur. Lors d’une mise à l’échelle verticale au moyen de la technologie NVMe-oF, les concepteurs peuvent désormais prolonger le bus PCIe au-delà du nœud matériel physique et déployer des actifs flash auprès des applications et des charges de travail à la demande, au moyen de connexions Ethernet haut débit et des protocoles RoCE (RDMA over Converged Ethernet) ou TCP (Transmission Control Protocol).
Le déploiement du stockage au moyen de NVMe-oF présente plusieurs avantages intrinsèques, immédiatement perceptibles.
- Réduire les dépenses d’investissement : En désagrégeant la mémoire flash du serveur, il est possible d’ajouter du stockage indépendamment des autres ressources lorsque seul un besoin de stockage supplémentaire se présente, ce qui réduit les dépenses d’investissement lorsque les applications requièrent une capacité additionnelle.
- Déployer les meilleures technologies : À mesure que de nouvelles technologies flash sont développées et que des SSD plus performants arrivent sur le marché, NVMe-oF permet de déployer ces nouveaux dispositifs selon un calendrier différent de celui du nœud HCI qui contient le processeur, les logiciels et d’autres ressources inutiles lorsqu’un supplément de stockage est le seul besoin.
- Accroître l’utilisation des ressources : La séparation de la mémoire flash en pools indépendants permet aux architectes du stockage d’allouer et de partager les ressources flash plus efficacement, ce qui entraîne des économies substantielles, notamment pour les organisations dont les charges de travail sont très variables.
- Accroître la flexibilité : La possibilité d’ajouter de la mémoire flash en externe lorsque cela est nécessaire offre une grande flexibilité aux clients. La mémoire flash étant désagrégée, il n’est pas nécessaire d’attendre un cycle de renouvellement ; les organisations peuvent ainsi faire évoluer leurs actifs et les pérenniser selon leurs besoins, tout en répondant à l’évolution des exigences métier. La mémoire flash peut être ajoutée aux applications sans interrompre le service exécuté sur le serveur.
- Améliorer les performances : Le partage du stockage flash via NVMe-oF permet à plusieurs applications et serveurs d’y accéder comme s’il était déployé localement sur le serveur. Cette architecture permet aux architectes du stockage de dimensionner plus efficacement leur infrastructure pour répondre aux exigences des charges de travail hautes performances, telles que l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle.
Grâce à ses nombreux avantages, NVMe-oF est aujourd’hui adopté et continuera de s’imposer comme une tendance majeure dans les architectures de stockage de demain. Il permet aux concepteurs de créer un environnement de stockage hautes performances, avec des latences comparables à celles du stockage directement attaché (DAS), et permet de partager les dispositifs flash, ce qui garantit un taux d’utilisation très élevé. Nous appelons à juste titre ce concept la vélocité des actifs.