Inte bara storleken spelar roll eller vad den nya NVMe-protokollet har gett oss.

En känd historia. Så snart kraftfullare datorer dyker upp, så snart processorernas prestanda och lagringskapacitet ökar, och användaren lättat utbrister – "nu har jag allt jag behöver, jag behöver inte snåla eller spara", då dyker nästan omedelbart nya behov upp, som tar ännu mer resurser, ny mjukvara som heller "inte avstår från något". Ett evigt problem. En oändlig cykel. Och en oändlig jakt på nya lösningar. Molnlagring, neurala nätverk, artificiell intelligens – det är nästan svårt att föreställa sig vilka enorma resurser dessa teknologier kräver. Men låt oss inte bli nedslagna, för varje uppgift finns det förr eller senare en lösning.

En av dessa lösningar är protokollet NVM-express, som enligt experter har revolutionerat användningen av icke-flyktig flashminne. Vad är då NVMe och vilka fördelar har det med sig?

Prestandan hos en dator beror till stor del på hastigheten av dataläsning från lagringsmedia och hastigheten på kommandobehandling. Hur högpresterande operativsystemet än kan vara, kan allt förstöras av en vanlig hårddisk, som får program att hänga sig vid öppning eller "tänka" under tunga uppgifter. För att inte tala om att HDD nästan har uttömt sin potential för lagringsutvidgning och därför blivit föråldrad. Den mekaniska enheten har dessutom blivit föråldrad och bromsar utvecklingen av datorteknologi.

Och så kom SSD – solid-state-enheter, icke-flyktiga mekaniska lagringsenheter. De första SSD-enheterna dök upp på marknaden under andra halvan av 2000-talet. Ganska snabbt började de tävla med hårddiskar när det gäller kapacitet. Men att helt och hållet frigöra sin potential och sina hastighetsfördelar i parallell åtkomst till cellerna kunde de länge inte göra, eftersom de existerande gränssnitten och protokollen var uppbyggda enligt gamla standarder, skapade för att stödja HDD-enheter via SATA-gränssnitt och ännu mer uråldriga SCSI (SAS). 

Det nästa steget i att utnyttja potentialen av energifri minne var övergången till PCI-express bussar. Men vid den tiden fanns det ännu inga nya industriella standarder utvecklade för dem. År 2012 släpptes de första datorerna som implementerade NVM-express-protokollet.

Det är viktigt att notera att NVMe inte är en enhet och inte heller ett anslutningsgränssnitt. Det är ett protokoll, eller närmare bestämt en specifikation för datautbyte.

Därför är uttrycket "NVMe-lagringsenhet" inte helt korrekt, och jämförelsen "HDD — SSD — NVMe" är helt felaktig och kan leda användare, som bara börjar bekanta sig med ämnet, på villovägar. Det är korrekt att jämföra HDD med SSD å ena sidan, och SSD, ansluten via SATA-gränssnittet (genom AHCI-protokollet) och SSD, ansluten via PCI-express-bussen med användning av NVM-express-protokollet å andra sidan. Att jämföra HDD med SSD är sannolikt inte längre intressant för många. Alla förstår skillnaden, och fördelarna med SSD är välkända. Kanske bör man bara nämna några (mycket påtagliga) fördelar. Jämfört med hårddiskar har solid-state-enheter mindre storlek och vikt, är tysta, och den totala avsaknaden av mekaniska delar gör dem mycket mer motståndskraftiga mot skador (till exempel vid fall) och ökar livslängden.

Jämförelsen av SSD:ers möjligheter med den gamla bussen och den gamla protokollet och SSD på PCIe-buss med NVMe-protokollet är utan tvekan av mycket större intresse och kommer att vara användbar för alla som vill hålla sig informerade om nyheter, för dem som planerar att köpa en ny dator, och till och med för dem som till exempel letar efter den bästa webbhotellen.

SATA-gränssnittet, som redan nämnts, skapades för hårddiskar vars huvud fysiskt bara kan komma åt en cell åt gången. Det är inte konstigt att SATA-enheter har endast en kanal. För SSD är detta för lite, eftersom en av deras fördelar är stöd för parallella strömmar. SSD-kontrollern hanterar också den initiala positioneringen, vilket är en annan viktig fördel. PCI-express-bussen möjliggör flerkanals drift, medan NVMe-protokollet realiserar denna fördel. Som ett resultat överförs data som lagras på SSD-enheter genom 65 536 parallella köer för hantering, var och en av dem kan samtidigt innehålla mer än 65 536 kommandon. Jämför med: SATA och SCSI kan endast använda en kö som stöder upp till 32 respektive 254 kommandon. 

Dessutom kräver gamla gränssnitt för varje kommando två anrop till RAM-minnet, medan NVMe lyckas göra detta på en gång. 

Den tredje viktiga fördelen är arbetet med avbrott. NVMe-protokollet utvecklades för moderna plattformar som använder flerkärniga processorer. Därför inkluderar det parallell bearbetning av strömmar samt en optimerad mekanism för köhantering och avbrottsbehandling, vilket möjliggör en högre nivå av prestanda. Med andra ord, när ett kommando med högre prioritet dyker upp, börjar dess utförande snabbare.

Flera tester utförda av olika organisationer och experter bevisar att hastigheten på NVMe SSD:er i genomsnitt är 5 gånger högre jämfört med att ansluta SSD:er genom gamla gränssnitt.

Nu frågar vi oss om SSD:er, som är implementerade på PCIe med NVMe-protokollet, är tillgängliga för alla. Och det handlar inte bara om kostnaden. Priset för en sådan implementering är fortfarande märkbart högre, även om priserna på datorkomponenter, som bekant, är höga endast i början av försäljningen och tenderar att sjunka ganska snabbt. 

Det handlar om konstruktionslösningar, det som på professionellt språk kallas. «formfaktor». Med andra ord, i vilken form dessa komponenter släpps av tillverkarna. För närvarande finns det på marknaden. tre formfaktorer.

Första Det kallas faktiskt "NVMe SSD". Det är ett expansionskort som ansluts i samma platser som grafikkortet. För bärbara datorer är det olämpligt. Men det gäller även för många stationära datorer, eftersom allt fler byggs på kompakta moderkort där PCIe-platser oftast finns två eller till och med ett (som vanligtvis är upptaget av grafikkortet).

Den andra formfaktorn är U2. Den liknar en vanlig hårddisk, men är mycket mindre i storlek. U2 används vanligtvis på servrar, så för vanliga användare är det tveksamt om det är värt att skaffa.

Den tredje är M2. Detta är den mest utvecklande formfaktorn. Den används aktivt i bärbara datorer, och nyligen har den också lanserats på vissa moderkort för stationära datorer. Emellertid bör man vara mycket försiktig när man köper M2, eftersom SATA SSD fortfarande tillverkas i detta format.

Men uppmärksamhet krävs också när man bedömer hur lämpligt det är att skaffa någon av de nämnda formfaktorerna. Först och främst bör man utvärdera om det finns nödvändiga platser i din bärbara dator eller på ditt PC-moderkort. Och även om de finns, är din dators processor tillräckligt kraftfull, för en svag processor kommer ändå inte att låta dig dra nytta av SSD-fördelarna. Om du har allt detta och dessutom ofta arbetar med stora datamängder, är NVMe SSD utan tvekan vad du behöver.

I reklamens namn

VDS med NVMe SSD handlar precis om virtuella servrar från vårt företag.
Vi har länge använt enbart snabba serverlagringsenheter från Intel, vi sparar inte på hårdvaran, endast märkesutrustning och några av de bästa datacenter i Ryssland och EU. Skynda dig att kolla 😉

Källa: habr.com