Beroemd verhaal. Zodra er krachtigere computers verschijnen, zodra de prestaties van processors en de capaciteit van opslagmedia toenemen, en de gebruiker opgelucht zucht: "nu heb ik genoeg voor alles, ik hoef niet te knijpen en te sparen", dan vrijwel onmiddellijk ontstaan er nieuwe behoeften, die steeds meer middelen wegnemen, nieuwe software die zichzelf ook ‘niets ontzegt’. Eeuwig probleem. Een eindeloze cyclus. En een eindeloze zoektocht naar nieuwe oplossingen. Cloudopslag, neurale netwerken, kunstmatige intelligentie – het is moeilijk voor te stellen welke gigantische kracht deze technologieën vereisen. Maar laten we niet boos worden, want voor elk probleem is er vroeg of laat een oplossing.
Eén van deze oplossingen was het NVM-express-protocol, dat, zoals experts zeggen, een revolutie teweeg heeft gebracht in het gebruik van solid-state niet-vluchtig geheugen. Wat is NVMe en welke voordelen brengt het met zich mee?
De snelheid van een computer hangt grotendeels af van de snelheid waarmee gegevens van media worden gelezen en de snelheid waarmee opdrachten worden verwerkt. Hoe krachtig het besturingssysteem als geheel ook is, alles kan worden ondermijnd door een gewone harde schijf, waardoor programma's trager worden bij het openen of "nadenken" bij het uitvoeren van grote taken. Om nog maar te zwijgen van het feit dat HDD zijn potentieel voor het vergroten van de informatieopslagvolumes vrijwel heeft uitgeput en daarom weinig belovend is geworden. En de mechanische aandrijving was nog meer verouderd en vertraagde de ontwikkeling van computertechnologie.
En nu zijn HDD's vervangen door SSD's: solid-state drives, niet-vluchtige, niet-mechanische opslagapparaten. De eerste SSD-schijven verschenen in de tweede helft van de jaren 2000 op de markt. Al snel begonnen ze qua volume te concurreren met harde schijven. Maar lange tijd konden ze hun potentieel en voordelen op het gebied van snelheid en parallelle toegang tot cellen niet volledig realiseren, omdat de bestaande interfaces en protocollen waren gebouwd volgens oude normen die waren ontworpen om HDD-schijven te ondersteunen via SATA en zelfs nog oudere SCSI (SAS)-interfaces. .
De volgende stap in het ontsluiten van het potentieel van niet-vluchtig geheugen was de overgang naar PCI-express-bussen. Maar tegen die tijd waren er nog geen nieuwe industriële standaarden voor hen ontwikkeld. En in 2012 kwamen de eerste computers op de markt die het NVM-express-protocol implementeerden.
U moet er onmiddellijk op letten dat NVMe geen apparaat of de verbindingsinterface ervan is. Dit is een protocol, of preciezer gezegd, een specificatie van een protocol voor gegevensuitwisseling.
Daarom is de uitdrukking "NVMe-schijf" niet helemaal correct, en een vergelijking als "HDD - SSD - NVMe" is absoluut onjuist en misleidend voor een gebruiker die net kennis maakt met het onderwerp. Het is juist om een HDD te vergelijken met een SSD aan de ene kant, een SSD aangesloten via de SATA-interface (via het AHCI-protocol) en een SSD aangesloten via de PCI-express-bus met behulp van het NVM-express-protocol aan de andere kant. Het vergelijken van HDD's met SSD's is waarschijnlijk voor niemand meer interessant. Iedereen begrijpt het verschil en iedereen is zich terdege bewust van de voordelen van dit laatste. Om maar een paar (zeer opvallende) voordelen te noemen. Vergeleken met harde schijven zijn solid-state drives kleiner qua formaat en gewicht, stil en door de volledige afwezigheid van mechanische schijven zijn ze vele malen beter bestand tegen schade (bijvoorbeeld bij een val) en verlengen ze eenvoudigweg hun levensduur.
Het vergelijken van de mogelijkheden van een SSD met een oude bus en een oud protocol en een SSD op een PCIe-bus met een NVMe-protocol is zeker van veel groter belang en zal nuttig zijn voor iedereen die gewend is nieuwe producten bij te houden, voor degenen die een nieuwe computer gaan kopen, en zelfs aan degenen die bijvoorbeeld op zoek zijn naar de beste hosting.
De SATA-interface is, zoals reeds vermeld, gemaakt voor harde schijven, waarvan de kop fysiek slechts toegang heeft tot één cel tegelijk. Het is niet verrassend dat SATA-apparaten slechts één kanaal hebben. Voor SSD's is dit helaas niet genoeg, omdat een van hun voordelen ondersteuning voor parallelle streams is. De SSD-controller regelt ook de initiële positionering, wat een ander belangrijk voordeel is. De PCI-express-bus biedt meerkanaalswerking en het NVMe-protocol realiseert dit voordeel. Als gevolg hiervan worden gegevens die op de SSD's zijn opgeslagen, overgedragen via 65 parallelle controlewachtrijen, die elk meer dan 536 opdrachten tegelijkertijd kunnen bevatten. Vergelijk: SATA en SCSI kunnen slechts één wachtrij gebruiken en ondersteunen respectievelijk maximaal 65 en maximaal 536 opdrachten.
Bovendien vereisen oude interfaces twee toegangen tot RAM om elke opdracht uit te voeren, maar NVMe slaagt erin dit in één keer te doen.
Het derde belangrijke voordeel is het werken met onderbrekingen. Het NVMe-protocol is ontwikkeld voor moderne platforms die gebruik maken van multi-coreprocessors. Daarom omvat het parallelle verwerking van threads, evenals een geoptimaliseerd mechanisme voor het werken met wachtrijen en interruptafhandeling, wat hogere prestatieniveaus mogelijk maakt. Met andere woorden: wanneer een opdracht met een hogere prioriteit verschijnt, begint de uitvoering ervan sneller.
Talrijke tests uitgevoerd door verschillende organisaties en experts bewijzen dat de werksnelheid van NVMe SSD's gemiddeld 5 keer hoger is dan bij het aansluiten van SSD's via oudere interfaces.
Laten we het nu hebben over de vraag of SSD's geïmplementeerd op PCIe met het NVMe-protocol voor iedereen beschikbaar zijn. En het gaat niet alleen om de kosten. In termen van prijs zijn dergelijke verkopen nog steeds merkbaar hoger, hoewel het bekend is dat de prijzen voor computeronderdelen pas aan het begin van de verkoop hoog zijn en de neiging hebben vrij snel te dalen.
We hebben het over constructieve oplossingen, over wat in vaktaal doorgaans wordt genoemd "vormfactor". Met andere woorden, in welke vorm deze componenten door fabrikanten worden geproduceerd. Momenteel op de markt drie vormfactoren.
Eerste Dit is wat “NVMe SSD” wordt genoemd. Het is een uitbreidingskaart en wordt op dezelfde slots aangesloten als de videokaart. Dit is niet geschikt voor een laptop. Echter, zoals bij veel desktopcomputers, omdat steeds meer ervan worden gemonteerd op compacte moederborden, waar er vaak twee of zelfs één PCIe-slots zijn (die meestal worden ingenomen door een videokaart).
Tweede vormfactor — U2. Uiterlijk lijkt het op een gewone harde schijf, maar is het veel kleiner van formaat. U2 wordt meestal op servers gebruikt, dus het is onwaarschijnlijk dat de gemiddelde gebruiker het zal kopen.
Derde - M2. Dit is de meest evoluerende vormfactor. Het wordt actief gebruikt in laptops en is onlangs al geïmplementeerd op sommige moederborden voor desktop-pc's. Bij de aanschaf van een M2 moet je echter heel voorzichtig zijn, want SATA SSD's worden nog steeds in deze vormfactor geproduceerd.
Er is echter ook voorzichtigheid geboden bij het beoordelen van de haalbaarheid van het kopen van een van de genoemde vormfactoren voor uzelf. Eerst moet u beoordelen of het moederbord van uw laptop of pc over de benodigde slots beschikt. En zelfs als dat zo is, heeft uw computer dan wel een processor die krachtig genoeg is, want met een zwakke processor kunt u nog steeds niet de voordelen van een SSD ervaren. Als je dit allemaal hebt en bovendien vaak met grote hoeveelheden data werkt, dan is een NVMe SSD uiteraard wat je nodig hebt.
Als advertentie
- dit gaat precies over virtuele servers van ons bedrijf.
We gebruiken al heel lang uitsluitend snelle serverschijven van Intel; we bezuinigen niet op hardware, alleen merkapparatuur en enkele van de beste datacentra in Rusland en de EU. Wees er snel bij en bekijk het 😉
Bron: www.habr.com