Известна история. Веднага щом се появят по-мощни компютри, щом се увеличи производителността на процесорите и капацитетът на носителите, потребителят облекчено въздъхва — „сега всичко ми е достатъчно, няма да се налага да се съкращавам и да пестя“, почти веднага се появяват нови нужди, които отнемат все повече ресурси и нов софтуер, който също не „си отказва нищо“. Вечната проблема. Несекващият цикъл. И безкрайният търсене на нови решения. Облачни хранилища, невронни мрежи, изкуствен интелект — трудно е да си представим какви огромни ресурси изискват тези технологии. Но нека не се тревожим, защото за всяка задача рано или късно се намира решение.
Едно от тези решения е протоколът NVM-express, който, според специалистите, е направил революция в използването на твърдотелни енергийно независими памети. Какво всъщност представлява NVMe и какви предимства донесе?
Скоростта на работа на компютъра в значителна степен зависи от бързината на четене на данни от носителите и скоростта на обработка на командите. Каквото и да е високопроизводителната операционна система като цяло, всичко може да се сведе до нула от обикновения твърд диск, който кара програмите да забавят при отваряне или да „се замислят“ при изпълнение на обемни задачи. Да не говорим, че HDD практически е изчерпал своя потенциал за увеличаване на капацитета за съхранение на информация и затова е станал безперспективен. А механичният диск още по-рано остарял и забавял развитието на компютърните технологии.
И така, на мястото на HDD дойдоха SSD — твърдотелни устройства, енергийно независими немеханични запомнящи устройствa. Първите SSD устройства се появиха на пазара през втората половина на 2000-те години. Скоро те започнаха да конкурират твърдите дискове по обем. Но напълно да реализират своя потенциал и преимущества в скорост и паралелни достъпи до клетките дълго време не можеха, защото съществуващите интерфейси и протоколи бяха изградени по стари стандарти, предназначени да поддържат HDD устройства чрез интерфейси SATA и дори по-стари SCSI (SAS).
Следващата стъпка в разкритие на потенциала на енергонезависимата памет беше преминаването на PCI-express шини. Но към момента, когато стъпката направена, все още не бяха разработени нови индустриални стандарти. И така, през 2012 година излязоха първите компютри, в които беше реализиран протоколът NVM-express.
Веднага трябва да се отбележи, че NVMe не е устройство и не е интерфейс за свързване. Това е протокол, а по-точно – спецификация на протокола за обмен на данни.
По тази причина изразът „накопител NVMe“ не е напълно коректен, а сравнението тип „HDD – SSD – NVMe“ е абсолютно погрешно и подвежда потребителя, който тепърва се запознава с темата. Правилно е да сравняваме HDD с SSD от една страна, и SSD, свързан през SATA интерфейс (чрез протокола AHCI) и SSD, свързан през PCI-express шина с използване на протокола NVM-express, от друга. Сравняването на HDD с SSD вероятно вече не е интересно за много хора. Всички разбират разликата, и на всички са добре известни предимствата на последния. Можем да изтъкнем някои (много забележителни) предимства. В сравнение с твърдите дискове, солид-state накопителите са по-малки и по-леки, безшумни са и напълно лишени от механични елементи, което ги прави многократно по-устойчиви на повреди (например, при падане) и, освен това, просто увеличава техния живот.
Сравнението на възможностите на SSD на стара шина и стар протокол и SSD на PCIe шина с протокол NVMe, безспорно представлява много по-голям интерес и ще бъде полезно за всички, които искат да бъдат в крак с новостите, за тези, които планират да си купят нов компютър и дори за тези, които например търсят най-добрия хостинг.
SATA интерфейс, както вече споменахме, е създаден за твърди дискове, чиято глава физически може да получи достъп само до една клетка в даден момент. Не е изненада, че в SATA устройствата има само един канал. За SSD, това е крайно недостатъчно, тъй като едно от техните предимства е поддръжката на паралелни потоци. Контролерът на SSD също управлява началното позициониране, което е още едно значимо предимство. PCI-express шината осигурява многоканална работа, а протоколът NVMe реализира това предимство. В резултат на това данните, съхранявани на SSD устройства, се предават чрез 65 536 паралелни управляващи опашки, всяка от които може да съдържа едновременно повече от 65 536 команди. За сравнение: SATA и SCSI могат да използват само една опашка, поддържаща до 32 и до 254 команди съответно.
Освен това, старите интерфейси изискват две обаждания до оперативната памет за изпълнение на всяка команда, докато NVMe успява да го направи с едно.
Третото значимо предимство е работата с прекъсвания. Протоколът NVMe е разработен за съвременни платформи, използващи многоядрени процесори. Затова в него са вградени паралелната обработка на потоци, както и оптимизирания механизъм за работа с опашки и обработка на прекъсвания, което позволява постигането на по-високо ниво 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 SSD NVMe в средно е 5 пъти по-висока в сравнение с SSD, свързани чрез старите интерфейси.
Сега за достъпността на SSD, реализирани на PCIe с протокол NVMe. И тук не става дума само за цената. Ценовата такава реализация все още е забележимо по-висока, въпреки че цените на компютърните компоненти, както е известно, са високи само в началото на продажбите и имат тенденция към сравнително бързо намаляване.
Става дума за конструктивни решения, за това, което на професионален език се нарича "форм-фактор". Иначе казано, в каква форма тези компоненти се произвеждат от производителите. В момента на пазара съществуват три форм-фактора..
Първият така е наречен «NVMe SSD». Той представлява дъска за разширение и се свързва в същите слотове, както и видеокартата. За лаптопа е непрактичен. Както и за много стационарни компютри, тъй като все повече от тях се сглобяват на компактен основен плат, където слотовете PCIe обикновено са два или дори един (който обикновено е зает от видеокартата).
Вторият форм-фактор — U2. Външно той наподобява обикновен твърд диск, но е много по-малък. U2 обикновено се използва на сървъри, затова нормалният потребител вряд ли би следвало да го закупува.
Третият — M2. Това е най-развиващият се форм-фактор. Той активно се използва в лаптопи, а от скоро е реализиран и на някои основни платки за стационарни ПК. Въпреки това, при закупуване на M2, е необходимо да бъдете много внимателни, тъй като в този форм-фактор все още се произвеждат и SATA SSD.
Въпреки това, внимателността е нужна и при оценка целесъобразността на закупуването на който и да е от посочените форм-фактори. Първо, следва да оцените, дали в лаптопа или на основната платка на ПК имате нужните слотове. И дори ако те са налични, достатъчно ли е мощният процесор на вашия компютър, защото слабият процесор все пак няма да ви позволи да усетите предимствата на SSD. Ако всичко това го имате и при това често работите с големи масиви от данни, безусловно, NVMe SSD — това е точно това, което ви е нужно.
Реклама
— точно за виртуалните сървъри от нашата компания.
Отдавна използваме единствено бързи сървърни носители от Intel, не пестим на техниката, само брандово оборудване и едни от най-добрите дата центрове в Русия и ЕС. Побързайте да проверите 😉
Източник: habr.com
