🥇Brug af NVME SSD som systemlagring på computere med gammel BIOS og OS Linux

Med den rette opsætning kan man boote fra en NVME SSD, selv på ældre systemer. Det antages, at operativsystemet (OS) kan arbejde med NVME SSD. Jeg ser specifikt på boot af OS, da NVME SSD er synligt i OS efter opstart, hvis de rette drivere findes i OS. Der kræves ikke yderligere software (SW) til Linux. Til BSD-familien og andre Unix-systemer vil denne metode sandsynligvis også fungere.

For at boote fra en hvilken som helst enhed skal der være drivere til den enhed i bootloaderen, BIOS eller EFI (UEFI). NVME SSD'er er forholdsvis nye enheder sammenlignet med BIOS, og bootfirmware til gamle bundkort har ikke disse drivere. I EFI kan der tilføjes den nødvendige kode for at muliggøre fuld funktionalitet med denne enhed — man kan installere operativsystemet og boote det. For gamle systemer med såkaldt "legacy BIOS" vil det næppe være muligt at boote OS på denne måde. Men dette kan omgås.

Sådan gør man

Jeg brugte openSUSE Leap 15.1. Procedurerne vil være nogenlunde de samme for andre Linux-distributioner.

1. Forbered computeren til installation af operativsystemet.
Du har brug for en PC eller server med en ledig PCI-E 4x slot eller længere, hvilken version det er spiller ingen rolle, PCI-E 1.0 er tilstrækkeligt. Selvfølgelig jo nyere versionen af PCI-E, desto højere bliver hastigheden. Og selve NVME SSD med M.2 – PCI-E 4x adapter.
Du har også brug for en hvilken som helst lagringsenhed med en kapacitet på 300 MB eller mere, som kan ses fra BIOS og fra hvilken du kan boote OS. Dette kan være en HDD tilsluttet via IDE, SATA, SCSI eller SAS. Eller en USB-flashdisk eller et hukommelseskort. En diskette – vil ikke kunne være nok. CD-ROM fungerer ikke, det kræver omskrivning. DVD-RAM – ingen idé. Lad os kalde denne enhed "legacy BIOS-lagringsenhed".

2. Boot Linux til installation (fra optisk disk eller bootbar flashdisk eller lignende).

3. Ved opdeling af disken skal vi tildele OS til de eksisterende lagringsenheder:
3.1. Vi opretter en partition til GRUB-loaderen i starten af "legacy BIOS-drevet" på 8 MB. Jeg vil bemærke, at der her bruges en funktion fra openSUSE — GRUB på en separat partition. For openSUSE er filsystemet (FS) BTRFS som standard. Hvis GRUB placeres på en partition med FS BTRFS, vil systemet ikke starte. Derfor bruges en separat partition. Du kan placere GRUB et andet sted, så længe den kan starte.
3.2. Efter partitionen med GRUB opretter vi en partition med en del af systemmappen ("roden"), nemlig med "/boot/", på 300 MB.
3.3. Det resterende indhold — resten af systemmappen, en swap-partition, og brugspartitionen "/home/" (hvis du har besluttet at oprette en) kan placeres på NVME SSD.

Efter installationen indlæser systemet GRUB, som indlæser filer fra "/boot/", hvorefter NVME SSD bliver tilgængelig, og systemet starter fra NVME SSD.
I praksis har jeg opnået en betydelig hastighedsforøgelse.

Krav til kapacitet af "legacy BIOS-drevet": 8 MB til GRUB-partitionen — det er standard, og cirka 200 MB til "/boot/". Jeg har valgt 300 MB som reserve. Ved kernelopdateringer (og ved installation af nye) vil Linux fylde "/boot/" med nye filer.

Hastigheds- og omkostningsvurdering

Prisen for NVME SSD 128 GB er cirka fra 2000 kr.
Prisen for M.2-adapter — PCI-E 4x er cirka fra 500 kr.
Der er også adapters til salg M.2 — PCI-E 16x til fire NVME SSD-drev, til en pris på omkring 3000 kr. — hvis det er nødvendigt.

Maksimale hastigheder:
PCI-E 3.0 4x omkring 3900 MB/s
PCI-E 2.0 4x 2000 MB/s
PCI-E 1.0 4x 1000 MB/s
Drev med PCI-E 3.0 4x når i praksis en hastighed på omkring 3500 MB/s.
Man kan antage, at den opnåelige hastighed vil være:
PCI-E 3.0 4x omkring 3500 MB/s
PCI-E 2.0 4x omkring 1800 MB/s
PCI-E 1.0 4x omkring 900 MB/s

Dette er hurtigere end SATA 600 MB/s. Den opnåelige hastighed for SATA 600 MB/s er omkring 550 MB/s.
Desuden kan hastigheden for SATA-kontrolleren på gamle bundkort være mindre end 600 MB/s, muligvis 300 MB/s eller 150 MB/s. Her henviser den indbyggede kontroller = SATA-kontrolleren integreret i sydbroen af chipsettet.

Jeg vil bemærke, at NCQ vil fungere for NVME SSD, mens gamle integrerede kontroller muligvis ikke understøtter dette.

Jeg har foretaget beregninger for PCI-E 4x, men nogle drev har PCI-E 2x-bus. Det er tilstrækkeligt til PCI-E 3.0, men for ældre standarder som PCI-E — 2.0 og 1.0 — er det bedre ikke at vælge sådanne NVME SSD. Desuden vil et drev med en buffer i form af hukommelseschip være hurtigere end uden.

For those who want to completely abandon the onboard SATA controller, I recommend using the Asmedia ASM 106x (1061 and others) controller, which provides two SATA 600 ports (internal or external). It works quite well (after firmware update), supports NCQ in AHCI mode. It connects via the PCI-E 2.0 1x bus.

Its maximum speed:
PCI-E 2.0 1x 500 MB/s
PCI-E 1.0 1x 250 MB/s
The achievable speed will be:
PCI-E 2.0 1x 460 MB/s
PCI-E 1.0 1x 280 MB/s

This is enough for one SATA SSD or two HDDs.

Noted drawbacks

1. SMART parameters are not read from NVME SSDs, only general data from the manufacturer, serial number, etc. This may be due to an overly old motherboard (mobo). For my inhumane experiments, I used the oldest mobo I could find, with an nForce4 chipset. 2. TRIM should work, but it needs to be checked.

There are also other options: to buy a SAS controller with a PCI-E 4x or 8x connector (are there 16x or 32x?). However, if they are cheap, they support SAS 600 but SATA 300, and the expensive ones will be pricier and slower than the method suggested above.