NVMe-oF no Ceph: Como levar o armazenamento distribuído a um novo patamar de performance

O crescimento acelerado de workloads críticos — como virtualização densa, bancos de dados distribuídos, containers, IA/ML e ambientes de cloud privada — expôs os limites dos protocolos tradicionais de armazenamento em rede. Nesse cenário, o NVMe over Fabrics (NVMe-oF) surge como um divisor de águas ao permitir acesso remoto a dispositivos NVMe com latência próxima ao acesso local.

Quando combinado ao Ceph, um dos sistemas de armazenamento distribuído mais robustos e escaláveis do mercado, o NVMe-oF transforma completamente o desempenho e a eficiência do storage em ambientes corporativos e de datacenter moderno.

O que é NVMe-oF (NVMe over Fabrics)?

O NVMe-oF é uma extensão do protocolo NVMe que permite que comandos NVMe sejam transportados por redes de alta velocidade, eliminando gargalos históricos de protocolos como iSCSI e Fibre Channel tradicionais.

Ele pode operar sobre diferentes tipos de fabric, entre eles:

• Ethernet com TCP (NVMe/TCP) – mais simples de implementar, ideal para ambientes existentes

• Ethernet com RDMA (RoCEv2) – latência extremamente baixa e menor uso de CPU

• InfiniBand – altíssima performance em ambientes HPC

• Fibre Channel (FC-NVMe) – evolução natural para ambientes FC legados

  
  

O grande diferencial do NVMe-oF é preservar a eficiência do protocolo NVMe mesmo em acesso remoto, algo que protocolos SCSI nunca conseguiram fazer de forma eficiente.

Por que o Ceph se beneficia diretamente do NVMe-oF?

O Ceph é um sistema de armazenamento distribuído definido por software (SDS), amplamente utilizado em cloud privada, provedores de serviço e ambientes enterprise. Ele oferece:

• Object Storage (RGW)

• Block Storage (RBD)

• File Storage (CephFS)

• Alta disponibilidade nativa

• Escalabilidade horizontal

Porém, em ambientes de alta performance, o desempenho do Ceph sempre foi fortemente influenciado por:

• Latência de rede

• Overhead de protocolo

• Capacidade da CPU dos hosts

É exatamente nesses pontos que o NVMe-oF muda o jogo.

Comparação de Cenário Real: iSCSI vs NVMe-oF no Ceph

Característica	iSCSI Tradicional	NVMe-oF
Latência média	Alta (stack TCP + SCSI)	Muito baixa (NVMe nativo)
Throughput	Limitado	Muito superior
Overhead de CPU	Alto	Baixo (especialmente com RDMA)
Escalabilidade	Limitada	Ideal para scale-out
Workloads críticos	Sofrem degradação	Operam com estabilidade

Na prática, em ambientes reais de produção, é comum observar:

• Redução de 40% a 70% na latência

• Ganhos significativos de IOPS e throughput

• Menor consumo de CPU nos nós de computação

• Maior previsibilidade de performance em horários de pico

Benefícios do NVMe-oF no Ceph

•  Latência drasticamente menor

O NVMe-oF elimina múltiplas camadas de abstração, permitindo que o Ceph entregue respostas muito mais rápidas, algo essencial para bancos de dados, VMs críticas e aplicações sensíveis a latência.

•  Throughput elevado e consistente

Com redes de 25GbE, 40GbE ou 100GbE, o Ceph consegue explorar todo o potencial dos SSDs NVMe sem gargalos artificiais.

•  Melhor uso da CPU

Com RDMA, o tráfego de dados ocorre diretamente na memória, liberando CPU para as aplicações e para o próprio Ceph.

•  Escalabilidade real

O NVMe-oF permite crescer o cluster sem penalizar o desempenho, algo fundamental em arquiteturas distribuídas.

•  Base sólida para cloud privada e HCI

Ambientes Proxmox + Ceph, OpenStack ou Kubernetes se beneficiam diretamente dessa arquitetura.

Arquitetura Recomendada para NVMe-oF com Ceph

Para um ambiente estável e de alta performance, recomenda-se:

• SSDs NVMe enterprise (com alta durabilidade e suporte a namespaces)

• Rede dedicada para storage

  • Mínimo: 25GbE

  • Ideal: 40GbE ou 100GbE

• Switches com baixa latência

• Separação clara de redes:

  • Storage (NVMe-oF / Ceph)

  • Cluster / Replicação

  • Management

• MTU configurado corretamente (Jumbo Frames)

Integração do NVMe-oF com o Ceph na Prática

O NVMe-oF pode ser utilizado no Ceph principalmente em dois cenários:

1.  Backend NVMe de alta performance para OSDs

Os OSDs passam a operar sobre dispositivos NVMe acessados via NVMe-oF, reduzindo latência e aumentando IOPS.

2.  Ceph RBD para workloads críticos

Volumes RBD se beneficiam diretamente da menor latência, melhorando:

• Performance de VMs

• Bancos de dados

• Sistemas transacionais

Boas Práticas de Implementação

• Validar latência da rede antes da produção

• Monitorar CPU, latência e filas de I/O

• Usar ferramentas como:

  • fio

  • ceph -s

  • ceph osd perf

• Evitar misturar tráfego NVMe-oF com tráfego genérico

• Testar exaustivamente antes de migração

Conclusão

A integração do NVMe-oF com o Ceph representa um passo natural para ambientes que exigem alta performance, baixa latência e escalabilidade real. Não se trata apenas de “mais velocidade”, mas de eficiência operacional, melhor aproveitamento de hardware e maior previsibilidade para workloads críticos.

Para datacenters modernos, cloud privada, HCI e ambientes enterprise, o NVMe-oF deixa de ser tendência e passa a ser estratégia.

Se o objetivo é extrair o máximo do Ceph e preparar a infraestrutura para os próximos anos, NVMe-oF não é mais opcional — é o caminho natural.

Everton Pasqualin | Especialista em Soluções de Cloud e TI

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