Не е важен само размерът или какво ни донесе новият NVMe протокол

Известна история. Веднага щом се появят по-мощни компютри, веднага щом производителността на процесорите и капацитетът на носителите за съхранение се увеличат и потребителят въздъхва с облекчение - „сега имам достатъчно за всичко, не е нужно да стискам и спестявам“, тогава почти веднага се появяват нови нужди, които отнемат все повече и повече ресурси. , нов софтуер, който също „не си отказва нищо“. Вечен проблем. Безкраен цикъл. И безкрайно търсене на нови решения. Облачно съхранение, невронни мрежи, изкуствен интелект – трудно е дори да си представим каква гигантска мощност изискват тези технологии. Но нека не се разстройваме, защото за всеки проблем рано или късно има решение.

Едно от тези решения беше протоколът NVM-express, който, както казват експертите, направи революция в използването на твърдотелна енергонезависима памет. Какво е NVMe и какви предимства носи със себе си?

Скоростта на компютъра до голяма степен зависи от скоростта на четене на данни от медиите и скоростта на обработка на командите. Без значение колко високопроизводителна е операционната система като цяло, всичко може да бъде подкопано от обикновен твърд диск, което кара програмите да се забавят при отваряне или да „мислят“ при изпълнение на големи задачи. Да не говорим за факта, че HDD практически е изчерпал потенциала си за увеличаване на обема на съхранение на информация и следователно е станал безперспективен. А механичното задвижване беше още по-остаряло и забави развитието на компютърните технологии.

И сега HDD са заменени от SSD - твърдотелни дискове, енергонезависими немеханични устройства за съхранение. Първите SSD устройства се появиха на пазара през втората половина на 2000-те години. Доста скоро те започнаха да се конкурират с твърдите дискове по отношение на обема. Но дълго време не можеха да реализират напълно своя потенциал и предимства в скоростта и паралелния достъп до клетките, тъй като съществуващите интерфейси и протоколи бяха изградени според стари стандарти, предназначени да поддържат HDD устройства чрез SATA и още по-стари SCSI (SAS) интерфейси . 

Следващата стъпка в отключването на потенциала на енергонезависимата памет беше преходът към PCI-express шини. Но по това време нови индустриални стандарти все още не са разработени за тях. И през 2012 г. бяха пуснати първите компютри, които внедриха протокола NVM-express.

Веднага трябва да обърнете внимание на факта, че NVMe не е устройство или неговия интерфейс за свързване. Това е протокол или по-точно спецификация на протокол за обмен на данни.

Следователно изразът „NVMe устройство“ не е напълно правилен, а сравнение като „HDD - SSD - NVMe“ е абсолютно погрешно и подвеждащо за потребител, който тепърва се запознава с темата. Правилно е да се сравнява HDD със SSD, от една страна, SSD, свързан чрез SATA интерфейс (чрез AHCI протокол) и SSD, свързан чрез PCI-express шина, използваща NVM-express протокол, от друга. Сравняването на HDD с SSD вероятно вече не е интересно за никого. Всички разбират разликата и всички са добре запознати с предимствата на последното. Само да отбележа някои (много поразителни) предимства. В сравнение с твърдите дискове, SSD дисковете са с по-малък размер и тегло, безшумни са, а пълното отсъствие на механични дискове ги прави многократно по-устойчиви на повреди (например при изпускане) и просто увеличава експлоатационния им живот.

Сравняването на възможностите на SSD със стара шина и стар протокол и SSD на PCIe шина с NVMe протокол със сигурност е много по-интересно и ще бъде полезно за всички, които са свикнали да са в крак с новите продукти, за тези, ще си купите нов компютър и дори на тези, които, например, търсят най-добрия хостинг.

SATA интерфейсът, както вече беше споменато, е създаден за твърди дискове, чиято глава има физически достъп само до една клетка наведнъж. Не е изненадващо, че SATA устройствата имат само един канал. За SSD това за съжаление не е достатъчно, защото едно от предимствата им е поддръжката на паралелни потоци. SSD контролерът контролира и първоначалното позициониране, което е друго съществено предимство. Шината PCI-express осигурява многоканална работа, а протоколът NVMe реализира това предимство. В резултат на това данните, съхранявани на SSD, се прехвърлят през 65 536 паралелни опашки за управление, всяка от които може да съдържа повече от 65 536 команди едновременно. Сравнение: SATA и SCSI могат да използват само една опашка, поддържайки съответно до 32 и до 254 команди. 

В допълнение, старите интерфейси изискват два достъпа до RAM за изпълнение на всяка команда, но NVMe успява да направи това наведнъж. 

Третото значително предимство е работата с прекъсвания. Протоколът NVMe е разработен за съвременни платформи, използващи многоядрени процесори. Следователно включва паралелна обработка на нишки, както и оптимизиран механизъм за работа с опашки и обработка на прекъсвания, което позволява по-високи нива на производителност. С други думи, когато се появи команда с по-висок приоритет, нейното изпълнение започва по-бързо.

Многобройни тестове, проведени от различни организации и експерти, доказват, че скоростта на работа на NVMe SSD е средно 5 пъти по-висока, отколкото при свързване на SSD чрез по-стари интерфейси.

Сега нека поговорим дали SSD, реализирани на PCIe с NVMe протокол, са достъпни за всички. И не става въпрос само за разходите. По отношение на цените, тези продажби все още са значително по-високи, въпреки че е известно, че цените на компютърните компоненти са високи само в самото начало на продажбите и са склонни да намаляват доста бързо. 

Говорим за конструктивни решения, за това, което обикновено се нарича на професионален език "форм фактор". С други думи, под каква форма тези компоненти се произвеждат от производителите. В момента на пазара има три форм фактора.

Първи Това е, което се нарича „NVMe SSD“. Това е разширителна карта и се свързва към същите слотове като видеокартата. Това не е подходящо за лаптоп. Въпреки това, както при много настолни компютри, тъй като все повече и повече от тях се сглобяват на компактни дънни платки, където често има два или дори един PCIe слот (който обикновено е зает от видеокарта).

Втори форм фактор - U2. Външно прилича на обикновен твърд диск, но е много по-малък по размер. U2 обикновено се използва на сървъри, така че средният потребител е малко вероятно да го купи.

Трети - М2. Това е най-развиващият се форм фактор. Той се използва активно в лаптопи, а наскоро вече е внедрен на някои дънни платки за настолни компютри. Въпреки това, когато купувате M2, трябва да сте много внимателни, тъй като SATA SSD все още се произвеждат в този форм фактор.

Въпреки това е необходимо внимание, когато оценявате осъществимостта да закупите някой от споменатите форм фактори за себе си. Първо, трябва да прецените дали дънната платка на вашия лаптоп или компютър има необходимите слотове. А дори и да са, компютърът ви има ли достатъчно мощен процесор, защото слабият процесор пак няма да ви позволи да изпитате предимствата на SSD. Ако имате всичко това и често работите с големи количества данни, разбира се, NVMe SSD е това, от което се нуждаете.

Относно правата на рекламата

VDS с NVMe SSD - става въпрос точно за виртуални сървъри от нашата компания.
Ние използваме изключително бързи сървърни устройства от Intel от дълго време; ние не пестим от хардуер, само марково оборудване и някои от най-добрите центрове за данни в Русия и ЕС. Побързайте и вижте 😉

Източник: www.habr.com