Nové specifikace NVMe přidávají virtualizaci lokálních SSD a postkvantovou kryptografii

Konsorcium NVM Express oznámilo 4. srpna aktualizaci celé sady jedenácti specifikací NVMe – protokolu, kterým s počítačem mluví prakticky každý dnešní rychlý disk SSD. Vedle drobnějších technických oprav nese balík čtyři větší novinky: virtualizaci lokálně připojených disků se živou migrací, podporu postkvantové kryptografie, omezování výkonu a sledování napětí.

Disk se rozdělí na virtuální subsystémy sám

Nejvýraznější novinka se jmenuje PCIe Exported NVM Subsystem Migration. Virtualizované „exportované“ subsystémy uměl protokol dosud jen po síti, v rámci NVMe over Fabrics; teď stejný princip dostaly i disky zapojené přímo do sběrnice PCI Express. Fyzický disk se navenek tváří jako sada exportovaných řadičů a jmenných prostorů. Hostitelský systém a virtuální stroj v něm vidí jen tuhle virtuální vrstvu, skutečný hardware zůstává skrytý.

Smysl to má při stěhování virtuálního stroje mezi servery: jeho úložiště se musí přestěhovat s ním, aniž si toho běžící aplikace všimnou. „Jednou z klíčových novinek je, že hostitel dostává kontrolu nad exportovanými identifikátory. Během migrace se dají přenést ze zdroje na cíl beze změny. Právě ta stálost je zásadní: i když podkladový hardware používá jiná interní ID, virtuální stroj žádnou změnu nevidí a může pokračovat přesně tam, kde přestal, bez přenastavování úložiště,“ popisuje na blogu konsorcia Mike Allison ze Samsungu, člen správní rady NVM Express (citace přeložena z angličtiny).

Šablony sundávají práci z hypervizoru

Dnes musí hypervizor administrativní příkazy NVMe od virtuálního stroje zachytávat a odpovědi na ně emulovat podle svých pravidel. Nová specifikace k tomu zavádí šablony: popisují, které funkce exportovaný subsystém podporuje, co je pevně dané a co jde měnit za běhu a jak vypadají migrační data. Šablonu vynucuje sám disk, takže virtuální stroj smí posílat administrativní příkazy přímo a hypervizor je nemusí překládat. Stejná šablona na zdrojovém i cílovém serveru pak zaručí, že se exportované subsystémy na obou stranách shodují – a přesun projde.

Šifry pro dobu po kvantových počítačích

Druhá novinka míří na budoucnost šifrování: protokol nově počítá s algoritmy odolnými proti kvantovým počítačům, které schválil americký standardizační institut NIST, a používá je k ochraně dat na cestě mezi hostitelem a diskem. Server The Register k tomu poznamenává, že důležité to začne být teprve tehdy, až kvantové počítače skutečně dokážou lámat dnešní šifry.

Omezení výkonu a dohled nad napětím

Třetí přírůstek, Rate Limiting, přenáší řízení kvality služby přímo do řadiče disku: vynucuje stropy na propustnost a na počet vstupně-výstupních operací za sekundu (IOPS). Konsorcium tím míří hlavně na poskytovatele cloudu, kteří si tak nad jedním diskem nadefinují různé úrovně služby a udrží výkon systému předvídatelný.

Čtvrtou novinkou je sledování napětí, které má odhalit anomálie napájení dřív, než se projeví na výkonu nebo spolehlivosti disku. K tomu přibyla funkce, která vrátí subsystém NVMe do továrního nastavení, což se hodí při řešení potíží. Podle serveru SDxCentral, který cituje prezidentku konsorcia Amber Huffman, padlo oznámení na oborové akci v kalifornské Santa Claře a novinky mají udržet úložiště bezpečná i v postkvantové éře a zjednodušit správu zařízení.

Aktualizace se týká základní specifikace NVMe 2.4, správního rozhraní Management Interface 2.2, zaváděcí specifikace NVMe Boot 1.4, transportních vrstev pro PCIe (1.4), RDMA (1.3) a TCP (1.3) a specifikací příkazových sad. Všechny jsou volně ke stažení na webu konsorcia. Kdy se novinky objeví v prodávaných discích, oznámení neříká – rozhodnou o tom až řadiče a firmware jednotlivých výrobců.