Ainult suurus ei oma tähtsust või mida uus NVMe protokol meile tõi

Tuntud lugu. Niisiis, kui rohkem võimekaid arvuteid ilmub, kui protsessorite jõudlus ja andmekandjate maht tõusevad, ja kasutaja ohkab kergendatult – "nüüd on mul kõike piisavalt, ei pea enam kokku hoidma ja kokku tõmbama", siis peaaegu kohe tekivad uued vajadused, mis nõuavad järjest rohkem ressursse, uus tarkvara, mis samuti "ei kujuta endale mingeid piiranguid". Igavene probleem. Lõputu ringlus. Ja lõputu otsing uute lahenduste järele. Pilvehõive, neuronvõrgud, tehisintellekt – isegi on raske ette kujutada, milliseid hiiglaslikke ressursse need tehnoloogiad nõuavad. Kuid ärme häastu, kuna igale ülesandele leitakse varem või hiljem lahendus.

Üks selline lahendus on NVM-express protokoll, mis, nagu spetsialistid ütlevad, on revolutsiooniliselt muutnud tahkete energia säästlike mälukandjate kasutamist. Mis on NVMe ja milliseid eeliseid see endaga kaasa tõi?

Arvuti töö kiirus sõltub suurel määral andmete lugemise kiirusest andmekandjatelt ja käskude töötlemise kiirusest. Ükskõik kui kõrge jõudlusega operatsioonisüsteem ei oleks, võib kõike varjutada tavaline kõvaketas, mis põhjustab programmide aeglustumist avamisel või "tegevuspausi" mahukate ülesannete täitmisel. Rääkimata sellest, et HDD on oma andmete salvestuse mahu suurendamise potentsiaali praktiliselt ammendanud ja seetõttu on see perspektiivitu. Mehaaniline draiv on aga ammugi aegunud ja aeglustanud arvutitehnoloogia arengut.

Ja nii tulid HDD asemel SSD-d — tahkete mälukandjatena, mis on energia säästvad ja mitte-mehaanilised mäluseadmestikud. Esimesed SSD-d ilmusid turule 2000. aastate teisel poolel. Varsti hakkasid nad juba konkureerima kõvaketastega mahu poolest. Kuid oma potentsiaali ja kiirus- ning paralleelsete andmeedastusvõimetega suudeti nad pikka aega täielikult avada, kuna olemasolevad liidesed ja protokollid olid ehitatud vanadele standarditele, mis olid mõeldud HDD-de toetamiseks SATA ja vanemate SCSI (SAS) liideste kaudu. 

Järgmine samm energiat sõltumatute mälude potentsiaali avamises oli üleminek PCI-express bussidele. Siiski ei olnud sel ajal veel välja töötatud uusi tööstusstandardeid. 2012. aastal toodi turule esimesed arvutid, mis kasutasid NVM-express protokolli.

Tuleb kohe märkida, et NVMe ei ole seade ega selle ühendamise liides. See on protokoll, täpsemalt öeldes andmevahetuse protokolli spetsifikatsioon.

Seetõttu ei ole väljend "NVMe salvestusseade" just kõige õigesse, ja võrreldes tüüpe "HDD - SSD - NVMe" on täiesti vale ning eksitab kasutajat, kes alles tutvub teemaga. Õigem oleks võrrelda HDD-d SSD-ga ühelt poolt ning SATA liidese kaudu (AHCI protokolli järgi) ühendatud SSD-d ja PCI-express bussiga NVM-express protokolli kaudu ühendatud SSD-d teiselt poolt. HDD võrdlemine SSD-ga huvitab tõenäoliselt juba vähe kedagi. Kõik mõistavad vahet, ja kõik teavad hästi viimase eeliseid. Võib-olla tasub siiski märkida mõningaid (väga silmapaistvaid) eeliseid. Kui võrrelda kõvakettasid tahkis-SSD-dega, on tahkisvahenditel väiksem suurus ja kaal, nad on vaiksed ning täielik mehhaaniliste komponentide puudumine muudab need kordades vastupidavamaks kahjustustele (näiteks kukkumise korral) ja lihtsalt pikendab nende eluiga.

SSD-de võimaluste võrdlemine vana bussiga ja vana protokolliga ning PCIe bussil NVMe protokolliga SSD-dega on kindlasti palju huvitavam ja kasulikum kõigile, kes soovivad olla kursis uuendustega, neile, kes kavatsevad osta uue arvuti, ja isegi neile, kes näiteks otsivad parimat hostimist.

SATA liides, nagu juba öeldud, loodi kõvaketaste jaoks, mille pead võivad füüsiliselt samal ajal juurde pääseda ainult ühele mälurakule. Pole üllatav, et SATA-seadmetes on vaid üks kanal. SSD-de jaoks on see murettekitavalt vähe, kuna üks nende eeliseid on paralleelsete voogude toetamine. SSD kontroller haldab ka algset positsioneerimist, mis on veel üks oluline eelis. PCI-express buss tagab mitmekanalilise töö ja NVMe protokoll rakendab seda eelist. Tulemuseks on andmete edastamine tahkete ketaste kaudu 65 536 paralleelse juhtimisseeria kaudu, millest igaühes võib samal ajal olla üle 65 536 käsu. Võrdluseks: SATA ja SCSI saavad kasutada ainult ühte järjekorda, mis toetab vastavalt kuni 32 ja 254 käsku. 

Lisaks nõuavad vanemad liidesed iga käsu täitmiseks kahte pöördumist mälusse, kuid NVMe suudab seda teha ühe korraga. 

Kolmandaks oluliseks eeliseks on katkestustega töötamine. NVMe protokoll on välja töötatud kaasaegsete platvormide jaoks, mis kasutavad mitme tuumaga protsessoreid. Seetõttu on sinna sisse ehitatud voogude töötlemise paralleelsus ning optimeeritud järjekordade ja katkestuste töötlemise mehhanism, mis tagab kõrgema jõudluse. Teisisõnu, kui tekib käsu, millel on kõrgem prioriteet, algab selle täitmine kiiremini.

Paljud katsed, mida on läbi viinud erinevad organisatsioonid ja eksperdid, tõestavad, et SSD NVMe töökiirus on keskmiselt 5 korda kiirem kui SSD-de ühendamisel vanemate liideste kaudu.

Nüüd räägime sellest, kas SSD-d, mis on valmistatud PCIe ja NVMe protokolliga, on kõigile kergesti kättesaadavad. Jutt ei käi ainult hinnast. Sellise rakenduse hind on veel märkimisväärselt kõrgem, kuigi nagu teada, on arvutikomponentide hinnad alguses alati kõrged ning kalduvad üsna kiiresti langema. 

Jutt on konstruktiivsetest lahendustest, mida professionaalses keeles nimetatakse „vormifaktoriks“. Teisisõnu, millises vormis need koostisosad on tootjate poolt välja antud. Hetkel on turul olemas kolm vormifaktorit.

Esimene see nimetatakse «NVMe SSD». See on laienduskaart, mis подключается samadesse pordidesse nagu graafikakaart. Sülearvutitele see ei sobi. Samuti ei sobi see paljudele lauaarvutitele, kuna üha rohkem neist ehitatakse kompaktsetele emaplaatidele, kus PCIe pesasid on sageli vaid kaks või isegi üks (mis on tavaliselt hõivatud graafikakaardiga).

Teine formaaditüüp — U2. Välimuselt meenutab see tavapärast kõvakettast, kuid on palju väiksem. U2 kasutatakse tavaliselt serverites, seetõttu ei pea tavaline kasutaja seda tõenäoliselt soetama.

Kolmas — M2. See on kõige kiiremini arenev formaaditüüp. Seda kasutatakse aktiivselt sülearvutites ning viimase aja jooksul on see juba integreeritud ka mõnede lauaarvutite emaplaatidesse. Kuid M2 ostmisel tuleb olla väga tähelepanelik, sest selle formaadi raames toodetakse endiselt ka SATA SSD-sid.

Siiski on tähelepanelikkus vajalik ka kõigi nende formaaditüüpide ostmise otstarbekuse hindamisel. Esiteks tuleb hinnata, kas teie sülearvutis või lauaarvuti emaplaadil on vajalikud pesad. Ning isegi kui need on olemas, kas teie arvuti protsessor on piisavalt võimas, sest nõrk protsessor ei võimalda SSD eelistest täielikult aru saada. Kui kõik see on olemas ja lisaks veel töötate sageli suurte andmehulkadega, siis kindlasti NVMe SSD on see, mida vajate.

Reklaami õigustes

VDS koos NVMe SSD-ga — see kehtib meie ettevõtte virtuaalsete serverite kohta.
Oleme juba ammu kasutanud ainult kiireid serveri andmekandjaid Intelilt, me ei koonerda riistvaral, vaid kasutame ainult brändikaupa ja üht parimatest andmekeskustest Venemaal ja EL-is. Kiirustage kontrollima 😉

Allikas: habr.com