Відома історія. Як тільки з'являються потужніші комп'ютери, як тільки зростає продуктивність процесорів і ємність носіїв даних, і користувач з полегшенням зітхає - "тепер мені всього і на все вистачить, не доведеться стискатися і економити", так відразу з'являються нові потреби, що відбирають все більше ресурсів , нове ПЗ, яке теж «ні в чому не відмовляє». Вічна проблема. Нескінченний кругообіг. І безкінечний пошук нових рішень. Хмарні сховища, нейронні мережі, штучний інтелект навіть важко собі уявити, яких гігантських потужностей вимагають ці технології. Але не засмучуватимемося, адже для будь-якого завдання рано чи пізно знаходиться рішення.
Одним із таких рішень став протокол NVM-express, який, як кажуть фахівці, зробив революцію у використанні твердотільної енергонезалежної пам'яті. Що ж таке NVMe та які переваги він приніс із собою?
Швидкість роботи комп'ютера багато в чому залежить від швидкості зчитування даних із носіїв та швидкості обробки команд. Якою б високопродуктивною не була операційна система в цілому, все може звести нанівець звичайний жорсткий диск, який змушує програми підгальмовувати під час відкриття або «замислюватися» під час виконання об'ємних завдань. Не кажучи вже про те, що HDD практично вичерпав свій потенціал щодо нарощування обсягів зберігання інформації і став безперспективним. А механічний привід і погано застарів і сповільнював розвиток комп'ютерних технологій.
І ось на зміну HDD прийшли SSD - твердотільні накопичувачі, енергонезалежні немеханічні пристрої, що запам'ятовують. Перші накопичувачі SSD з'явилися на ринку у другій половині 2000-х. Незабаром вони вже стали змагатися з жорсткими дисками за обсягом. Але повністю розкрити свій потенціал і переваги в швидкості, паралельності звернень до осередків довгий час не могли, тому що існуючі інтерфейси і протоколи були побудовані за старими стандартами, покликаними підтримувати накопичувачі HDD через інтерфейси SATA і ще давнішими SCSI (SAS).
Наступним кроком у розкритті потенціалу енергонезалежної пам'яті став перехід на шини PCI-express. Але для них на той час ще не було розроблено нових промислових стандартів. І ось 2012 року випускаються перші комп'ютери, в яких реалізовано протокол NVM-express.
Відразу слід звернути увагу, що NVMe — це пристрій і інтерфейс його підключення. Це протокол, а точніше специфікація протоколу обміну даними.
Тому словосполучення "накопичувач NVMe" не зовсім коректне, а порівняння типу "HDD - SSD - NVMe" абсолютно помилкове і вводить в оману користувача, який тільки знайомиться з темою. Правильно порівнювати HDD з SSD з одного боку, SSD, підключений через інтерфейс SATA (протоколом AHCI) і SSD, підключений через шину PCI-express з використанням протоколу NVM-express, з іншого. Порівнювати HDD із SSD, ймовірно, вже мало кому цікаво. Усі розуміють різницю, і всім добре відомі переваги останнього. Хіба що відзначити деякі (дуже разючі) переваги. У порівнянні з жорсткими дисками твердотільні накопичувачі мають менший розмір і вагу, є беззвучними, а повна відсутність механічних приводів робить їх багаторазово більш стійкими до пошкоджень (наприклад, падіння) та й просто збільшує термін служби.
Порівняння можливостей SSD зі старою шиною і старим протоколом і SSD на шині PCIe з протоколом NVMe, безумовно, представляє набагато більший інтерес і буде корисним усім, хто звик триматися в курсі новинок, тим, хто збирається купити новий комп'ютер і навіть тим, хто, наприклад шукає кращий хостинг.
Інтерфейс SATA, як уже говорилося, створювався для жорстких дисків, головка яких одночасно фізично може отримати доступ лише до одного осередку. Нічого дивного, що у SATA-пристроях лише один канал. Для SSD цього дуже мало, адже одна з їх переваг - підтримка паралельних потоків. Контролер SSD також керує початковим позиціонуванням, що є ще однією істотною перевагою. Шина PCI-express забезпечує багатоканальну роботу, а протокол NVMe реалізує цю перевагу. В результаті дані, що зберігаються на твердотільних накопичувачах, передаються через 65 паралельних черг управління, кожна з яких може містити одночасно більше 536 команд. Порівняйте: SATA та SCSI можуть використовувати лише одну чергу, що підтримує до 65 і до 536 команд відповідно.
Крім того, старі інтерфейси для кожної команди вимагають двох звернень до оперативної пам'яті, а NVMe примудряється це робити за один раз.
Третьою суттєвою перевагою є робота з перериваннями. Протокол NVMe розроблявся для сучасних платформ, що використовують багатоядерні процесори. Тому в нього закладено паралельність обробки потоків, а також оптимізований механізм роботи з чергами та обробкою переривань, що дозволяє забезпечити більш високий рівень продуктивності. Іншими словами, при появі команди, яка має більш високий пріоритет, її виконання починається швидше.
Численні тести, проведені різними організаціями та експертами доводять, що швидкість роботи SSD NVMe в середньому в 5 разів вища, ніж при підключенні SSD за старими інтерфейсами.
Тепер про те, чи доступні SSD, реалізовані на PCIe з протоколом NVMe. І йдеться не лише про вартість. За ціною така реалізація поки що помітно вища, хоча ціни на комп'ютерні компоненти, як відомо, високі лише на початку продажу і мають тенденцію до досить швидкого зниження.
Йдеться про конструктивні рішення, про те, що професійною мовою прийнято називати "форм-фактором". Інакше висловлюючись, у вигляді дані комплектуючі випускаються виробниками. Зараз на ринку існує три форм-фактори.
Перший так і називається "NVMe SSD". Він є платою розширення і підключається в ті ж слоти, що і відеокарта. Для ноутбука така непридатна. Втім, як і для багатьох стаціонарних комп'ютерів, тому що все більше їх збирається на компактних материнських платах, де слотів PCIe буває частіше за два або навіть один (який зазвичай зайнятий відеокартою).
Другий форм-фактор - U2. Зовні він нагадує звичайний жорсткий диск, але набагато менший у розмірах. U2 зазвичай використовують на серверах, тому звичайному користувачеві навряд чи варто його купувати.
Третій - M2. Це форм-фактор, що найбільш розвивається. Його активно використовують у ноутбуках, а з недавнього часу його вже реалізовано і на деяких материнських платах для стаціонарних ПК. Однак, набуваючи собі M2, варто бути дуже уважним, тому що в такому форм-факторі досі випускаються і SATA SSD.
Втім, уважність потрібна і в оцінці доцільності придбання собі будь-якого з названих форм-факторов. Для початку слід оцінити, чи є у вашому ноутбуці чи на материнській платі ПК потрібні слоти. І навіть якщо вони є, чи достатньо потужний процесор на вашому комп'ютері, тому що слабкий процесор все одно не дасть вам відчути переваги SSD. Якщо все це у вас є і до того ж ви часто оперуєте великими масивами даних, безумовно, NVMe SSD це те, що вам потрібно.
На правах реклами
— це саме про віртуальні сервери нашої компанії.
Вже давно використовуємо виключно швидкі серверні накопичувачі від Intel, ми не заощаджуємо на залізі, тільки брендове обладнання та одні з найкращих дата-центрів у Росії та ЄС. Поспішайте перевірити 😉
Джерело: habr.com