Una storia nota. Appena arrivano computer più potenti, aumenta la performance dei processori e la capacità di memorizzazione, e l'utente sospira di sollievo: "ora ho tutto ciò di cui ho bisogno, non devo più stringere". Ma quasi subito emergono nuove esigenze, che portano via sempre più risorse, nuovi software che non si trattengono. Un problema eterno. Un ciclo infinito. E una ricerca costante di nuove soluzioni. Storage cloud, reti neurali, intelligenza artificiale: è difficile immaginare quanto potere di calcolo richiedano queste tecnologie. Ma non scoraggiamoci, perché per ogni compito prima o poi si trova una soluzione.
Uno di questi soluzioni è stato il protocollo NVM-express, che, secondo gli esperti, ha rivoluzionato l'uso della memoria flash. Cos'è quindi NVMe e quali vantaggi ha portato con sé?
La velocità di funzionamento di un computer dipende in gran parte dalla rapidità di lettura dei dati dai supporti e dalla velocità di elaborazione dei comandi. Qualunque sia l'efficienza complessiva del sistema operativo, tutto può essere vanificato da un normale disco rigido, che causa rallentamenti nell'apertura delle applicazioni o «pensa» durante l'esecuzione di operazioni pesanti. Per non parlare del fatto che gli HDD hanno praticamente esaurito il loro potenziale per l'aumento delle capacità di archiviazione e, pertanto, sono diventati obsoleti. Inoltre, il disco meccanico è decisamente superato e ha rallentato lo sviluppo delle tecnologie informatiche.
E così, gli HDD sono stati sostituiti dagli SSD, dispositivi di memorizzazione non meccanici e non volatili. I primi SSD sono arrivati sul mercato nella seconda metà degli anni 2000. Presto hanno iniziato a competere con gli hard disk in termini di capacità. Tuttavia, ci è voluto del tempo prima che potessero sfruttare appieno il loro potenziale e i vantaggi in termini di velocità e parallelismo nelle operazioni di accesso alle celle, poiché le interfacce e i protocolli esistenti erano stati progettati seguendo vecchi standard, destinati a supportare gli HDD tramite interfacce SATA e ancora più obsoleti SCSI (SAS).
Il passo successivo per sbloccare il potenziale della memoria non volatile è stato il passaggio ai bus PCI-express. Tuttavia, all'epoca non erano ancora stati sviluppati nuovi standard industriali. Così, nel 2012 sono stati rilasciati i primi computer dotati del protocollo NVM-express.
È importante notare che NVMe non è un dispositivo né un'interfaccia di connessione. È un protocollo, più precisamente — la specifica per lo scambio di dati.
Pertanto, l'espressione "storage NVMe" non è del tutto corretta, e un confronto del tipo "HDD — SSD — NVMe" è assolutamente errato e può confondere l'utente che sta appena iniziando a familiarizzare con l'argomento. È corretto confrontare un HDD con un SSD da un lato, e un SSD collegato tramite interfaccia SATA (utilizzando il protocollo AHCI) con un SSD collegato tramite bus PCI-express utilizzando il protocollo NVM-express dall'altro. Confrontare HDD e SSD probabilmente non interessa più a nessuno. Tutti comprendono la differenza e sono ben noti i vantaggi del secondo. Si possono eventualmente sottolineare alcuni (decisamente evidenti) vantaggi. Rispetto agli hard disk, gli SSD hanno dimensioni e peso inferiori, sono silenziosi e l'assenza totale di parti meccaniche li rende di gran lunga più resistenti ai danni (ad esempio, in caso di caduta) e aumenta semplicemente la loro durata.
Il confronto tra le capacità degli SSD con il vecchio bus e il vecchio protocollo e gli SSD su bus PCIe con protocollo NVMe è sicuramente di grande interesse e sarà utile a chiunque desideri rimanere aggiornato sulle novità, a chi sta pensando di acquistare un nuovo computer e persino a chi, ad esempio, cerca il miglior hosting.
L'interfaccia SATA, come già detto, è stata progettata per i dischi rigidi, la testa dei quali può accedere fisicamente a una sola cella alla volta. Non c'è da stupirsi che nei dispositivi SATA ci sia solo un canale. Per gli SSD, questo è terribilmente poco, dato che uno dei loro vantaggi è il supporto per flussi paralleli. Il controller SSD gestisce anche il posizionamento iniziale, che è un altro vantaggio significativo. Il bus PCI Express consente un funzionamento multicanale, mentre il protocollo NVMe realizza questo vantaggio. Di conseguenza, i dati memorizzati nei solid state drive vengono trasferiti tramite 65.536 queue di gestione parallele, ognuna delle quali può contenere contemporaneamente oltre 65.536 comandi. A confronto: SATA e SCSI possono utilizzare solo una queue, che supporta fino a 32 e 254 comandi rispettivamente.
Inoltre, le interfacce obsolete per l'esecuzione di ogni comando richiedono due accessi alla memoria, mentre NVMe riesce a farlo in un solo passaggio.
Il terzo vantaggio significativo è il supporto per le interruzioni. Il protocollo NVMe è stato sviluppato per piattaforme moderne che utilizzano processori multi-core. Pertanto, include la parallelizzazione nell'elaborazione dei flussi, nonché un meccanismo ottimizzato per la gestione delle code e delle interruzioni, che consente di garantire un livello di prestazioni più elevato. In altre parole, quando arriva un comando con una priorità più alta, la sua esecuzione inizia più rapidamente.
Numerosi test condotti da diverse organizzazioni ed esperti dimostrano che la velocità degli SSD NVMe è in media 5 volte superiore rispetto a quella degli SSD collegati tramite interfacce obsolete.
Ora parliamo di chi ha accesso agli SSD realizzati su PCIe con protocollo NVMe. Non si tratta solo del costo. Attualmente, il prezzo di questa implementazione è ancora notevolmente più alto, anche se si sa che i prezzi dei componenti informatici sono generalmente elevati solo all'inizio delle vendite e tendono a diminuire piuttosto rapidamente.
Si tratta di soluzioni costruttive, di ciò che nel linguaggio professionale è comunemente chiamato «fattore di forma». In altre parole, in quale forma sono rilasciati questi componenti dai produttori. Attualmente sul mercato esistono tre fattori di forma.
Primo , comunemente conosciuto come «NVMe SSD». Esso rappresenta una scheda di espansione e si collega negli stessi slot delle schede grafiche. Non è adatto per i laptop. Tuttavia, non lo è neanche per molti computer desktop, poiché sempre più di essi vengono assemblati su schede madri compatte, dove gli slot PCIe sono generalmente due o addirittura uno (di solito occupato dalla scheda grafica).
Il secondo fattore di forma è U2. Esternamente, assomiglia a un normale disco rigido, ma è molto più piccolo. U2 è solitamente utilizzato sui server, quindi è poco probabile che un utente normale debba acquistarlo.
Il terzo è M2. Questo è il fattore di forma in maggiore sviluppo. Viene utilizzato attivamente nei laptop, e di recente è già stato implementato anche su alcune schede madri per PC desktop. Tuttavia, acquistando un M2, è importante prestare molta attenzione, poiché in questo fattore di forma sono ancora prodotti anche SSD SATA.
Tuttavia, è necessaria attenzione anche nella valutazione della convenienza dell'acquisto di uno dei formati elencati. Per prima cosa, bisogna valutare se ci sono gli slot necessari nel laptop o sulla scheda madre del PC. E anche se ci sono, il processore del tuo computer è abbastanza potente, perché un processore debole non ti permetterà di apprezzare i vantaggi di un SSD. Se hai tutto questo e inoltre lavori spesso con grandi quantità di dati, sicuramente un NVMe SSD è ciò di cui hai bisogno.
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Fonte: habr.com
