Znana historia. Gdy tylko pojawiają się mocniejsze komputery, gdy wzrasta wydajność procesorów i pojemność nośników danych, a użytkownik z ulgą wzdycha - "teraz mam wszystko, czego potrzebuję, nie muszę się ograniczać ani oszczędzać", niemal natychmiast pojawiają się nowe potrzeby, które wymagają coraz więcej zasobów, nowe oprogramowanie, które także "nie ma nic przeciwko". Wieczny problem. Nieskończony cykl. I niekończące się poszukiwanie nowych rozwiązań. Chmurowe przechowywanie, sieci neuronowe, sztuczna inteligencja - trudno sobie wyobrazić, jak ogromnych mocy wymagają te technologie. Ale nie martwmy się, bowiem dla każdego zadania prędzej czy później znajdzie się rozwiązanie.
Jednym z takich rozwiązań stał się protokół NVM-express, który, jak mówią specjaliści, zrewolucjonizował wykorzystanie pamięci flash. Czym w istocie jest NVMe i jakie korzyści ze sobą niesie?
Szybkość działania komputera w dużej mierze zależy od szybkości odczytu danych z nośników i prędkości przetwarzania poleceń. Niezależnie od tego, jak wysokowydajny jest system operacyjny jako całość, wszystko może być zniweczone przez zwykły dysk twardy, który spowalnia programy przy otwieraniu lub "waha się" przy realizacji dużych zadań. Nie wspominając już o tym, że HDD praktycznie wyczerpał swój potencjał wzrostu pojemności i stał się przestarzały. A mechaniczne nośniki tym bardziej odeszły w niepamięć i spowalniają rozwój technologii komputerowych.
I tak w miejsce HDD pojawiły się SSD - dyski półprzewodnikowe, nieruchome, niemechaniczne nośniki pamięci. Pierwsze dyski SSD pojawiły się na rynku w drugiej połowie lat 2000. Dość szybko zaczęły one konkurować z dyskami twardymi pod względem pojemności. Jednak przez długi czas nie były w stanie w pełni wykorzystać swojego potencjału i zalet w kwestii szybkości, równoległości dostępu do komórek, ponieważ istniejące interfejsy i protokoły oparte były na starych standardach, które miały na celu wspieranie dysków twardych przez interfejsy SATA i jeszcze starszy SCSI (SAS).
Kolejnym krokiem w odkrywaniu potencjału pamięci nieulotnej było przejście na magistrale PCI-express. Jednak do tego czasu nowe przemysłowe standardy jeszcze nie zostały opracowane. I tak w 2012 roku pojawiają się pierwsze komputery, w których zaimplementowano protokół NVM-express.
Należy od razu zwrócić uwagę, że NVMe nie jest urządzeniem ani interfejsem jego podłączenia. To protokół, a dokładniej — specyfikacja protokołu wymiany danych.
Dlatego zwrot „dysk NVMe” jest dość niepoprawny, a porównanie typu „HDD — SSD — NVMe” jest absolutnie błędne i może wprowadzać w błąd użytkowników, którzy dopiero zaczynają zapoznawać się z tematem. Należy porównywać HDD z SSD z jednej strony, oraz SSD podłączony przez interfejs SATA (zgodnie z protokołem AHCI) i SSD podłączony przez magistrale PCI-express z wykorzystaniem protokołu NVM-express z drugiej. Porównywanie HDD z SSD, prawdopodobnie, już mało kogo interesuje. Wszyscy rozumieją różnicę, a zalety tego drugiego są powszechnie znane. Może warto jednak zaznaczyć pewne (dość znaczące) przewagi. W porównaniu do dysków twardych dyski półprzewodnikowe mają mniejszy rozmiar i wagę, są ciche, a całkowity brak mechanicznych napędów czyni je znacznie bardziej odpornymi na uszkodzenia (na przykład podczas upadku), co również wydłuża ich żywotność.
Porównanie możliwości SSD na starej magistrali i starym protokole oraz SSD na magistrali PCIe z protokołem NVMe z pewnością budzi znacznie większe zainteresowanie i będzie przydatne dla wszystkich, którzy lubią być na bieżąco z nowinkami, dla tych, którzy zamierzają kupić nowy komputer, a nawet dla tych, którzy na przykład poszukują najlepszego hostingu.
Interfejs SATA, jak już wspomniano, został stworzony dla dysków twardych, których głowica może fizycznie uzyskać dostęp tylko do jednej komórki na raz. Nic więc dziwnego, że w urządzeniach SATA jest tylko jeden kanał. Dla SSD to przygnębiająco mało, ponieważ jednym z ich zalet jest wsparcie dla równoległych strumieni. Kontroler SSD zarządza również początkowym pozycjonowaniem, co stanowi kolejny istotny atut. Magistrala PCI-express zapewnia wielokanałową pracę, a protokół NVMe realizuje tę zaletę. W rezultacie dane przechowywane na dyskach półprzewodnikowych są przesyłane przez 65 536 równoległych kolejek sterujących, z których każda może jednocześnie zawierać ponad 65 536 poleceń. Porównując: SATA i SCSI mogą korzystać tylko z jednej kolejki, wspierającej do 32 oraz do 254 poleceń odpowiednio.
Dodatkowo, stare interfejsy do wykonania każdego polecenia wymagają dwóch odwołań do pamięci RAM, podczas gdy NVMe udało się to zrobić za jednym razem.
Trzecim istotnym atutem jest praca z przerwaniami. Protokół NVMe został opracowany dla nowoczesnych platform wykorzystujących wielordzeniowe procesory. Dlatego podjęto w nim równoległość przetwarzania strumieni, a także zoptymalizowany mechanizm pracy z kolejkami i przetwarzaniem przerwań, co pozwala na zapewnienie wyższego poziomu wydajności. Innymi słowy, gdy pojawia się polecenie o wyższym priorytecie, jego wykonanie rozpoczyna się szybciej.
Liczne testy przeprowadzone przez różne organizacje i ekspertów dowodzą, że prędkość działania SSD NVMe jest średnio 5 razy wyższa niż przy podłączeniu SSD przez stare interfejsy.
Teraz o tym, czy SSD realizowane na PCIe z protokołem NVMe są dostępne dla wszystkich. I nie chodzi tylko o koszt. Ceny takich realizacji są nadal zauważalnie wyższe, chociaż ceny komponentów komputerowych, jak wiadomo, są wysokie tylko na początku sprzedaży i mają tendencję do dość szybkiego spadku.
Mowa o rozwiązaniach konstrukcyjnych, które w profesjonalnym języku są zwykle określane jako «form-factor». Innymi słowy, w jakiej formie te komponenty są wydawane przez producentów. Obecnie na rynku istnieje trzy form-faktory.
Pierwszy Nazywa się to „NVMe SSD”. Jest to karta rozszerzeń i łączy się w te same gniazda co karta graficzna. Taki dysk nie nadaje się do laptopów. Zresztą, podobnie jak dla wielu komputerów stacjonarnych, ponieważ coraz więcej z nich jest składanych na kompaktowych płytach głównych, gdzie gniazd PCIe jest coraz częściej dwa lub nawet jedno (które zazwyczaj zajmuje karta graficzna).
Drugi format — U2. Zewnętrznie przypomina zwykły dysk twardy, ale jest znacznie mniejszy. U2 jest zwykle używany serwerach, więc przeciętny użytkownik raczej nie powinien go kupować.
Trzeci — M2. Jest to najbardziej rozwijający się format. Aktywnie używa się go w laptopach, a od niedawna został zrealizowany również na niektórych płytach głównych dla komputerów stacjonarnych. Jednak przy zakupie M2 należy być bardzo ostrożnym, ponieważ w takim formacie wciąż produkowane są również dyski SSD SATA.
Jednak ostrożność jest również potrzebna przy ocenie zasadności zakupu któregokolwiek z wymienionych formatów. Na początek należy ocenić, czy w twoim laptopie lub na płycie głównej PC są potrzebne gniazda. A nawet jeśli są, to czy procesor twojego komputera jest wystarczająco mocny, ponieważ słaby procesor i tak nie pozwoli ci odczuć zalet SSD. Jeśli masz to wszystko i dodatkowo często operujesz dużymi zbiorami danych, z pewnością NVMe SSD to to, czego potrzebujesz.
Reklama
— to właśnie o wirtualnych serwerach z naszej firmy.
Już od dawna używamy wyłącznie szybkich serwerowych pamięci od Intela, nie oszczędzamy na sprzęcie, tylko markowy sprzęt i jedne z najlepszych centrów danych w Rosji i UE. Pośpiesz się, aby sprawdzić 😉
Źródło: habr.com
