Phương tiện lưu trữ không bay hơi từ lâu đã là một trong những nút thắt hạn chế nhất trong tính toán hiệu suất cao.
Nhân loại tạo ra 2,5 nghìn tỷ byte dữ liệu mỗi ngày . Dữ liệu đó phải được lưu trữ ở đâu đó và trong hệ sinh thái máy tính hiện đại, người tiêu dùng mong đợi có thể truy cập ngay lập tức.
Tốc độ tăng lên nhờ chuyển sang lưu trữ flash từ ổ cứng HDD truyền thống trong thập kỷ qua đã nhanh chóng bão hòa các giao diện lưu trữ đương đại, chẳng hạn như SATA và SAS. Do đó, ngành công nghiệp đã xác định các tiêu chuẩn mới, chẳng hạn như Non-Volatile Memory Express (NVMe) , để phác thảo cách các thiết bị lưu trữ mới sẽ giao tiếp qua bus PCIe.
Bản chất nối tiếp, tốc độ cao và độ trễ thấp của bus PCI Express khiến nó trở thành ứng cử viên lý tưởng cho việc thay thế Đính kèm Công nghệ Tiên tiến Nối tiếp (SATA) hoặc Giao diện Hệ thống Máy tính Nhỏ Gắn liền Nối tiếp (SAS) để lưu trữ liên thông.
NVMe là gì?
NVMe , viết tắt của Non-Volatile Memory Express, là một giao diện lưu trữ máy tính sử dụng bus ngoại vi thành phần liên kết nhanh (PCIe) để truyền dữ liệu đến và đi từ ổ cứng thể rắn (SSD) ở tốc độ cao.
Đặc điểm kỹ thuật NVMe là tiêu chuẩn công nghiệp cho SSD dựa trên PCIe và được biết đến với độ trễ thấp hơn, đầu vào / đầu ra mỗi giây (IOPS) cao hơn, tiêu thụ điện năng thấp hơn, tổng chi phí sở hữu thấp hơn và khả năng mở rộng được cải thiện khi so sánh với các giao diện cũ như SATA hoặc SAS.
Đặc điểm kỹ thuật NVMe được sở hữu và duy trì bởi tập đoàn phi lợi nhuận NVM Express , bao gồm hàng chục thành viên trong lĩnh vực công nghệ và máy tính hiệu suất cao, bao gồm IBM, Intel, NVIDIA, Microsoft, Micron, NGD Systems và nhiều công ty khác.
Phiên bản mới nhất của đặc điểm kỹ thuật NVMe, NVMe 1.4b, được phát hành vào ngày 20 tháng 9 năm 2020.
Trước NVMe, SSD dựa vào SATA hoặc SAS để truyền dữ liệu và cả SATA và SAS vẫn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay. Nhưng NVMe đã cách mạng hóa việc lưu trữ dữ liệu bằng cách tăng tốc độ truy cập thông tin trên SSD. Các nhà phát triển của nó đã hoàn thành mục tiêu này bằng cách khai thác khái niệm tính toán song song.
Ngày nay, giao diện NVMe được triển khai trong các ổ SSD với nhiều dạng khác nhau, đáng chú ý nhất là dạng M.2 và U.2. Các yếu tố hình thức NVMe khác bao gồm thẻ bổ trợ (AIC) và Hệ số hình thức SSD doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu (EDSFF).
SSD NVMe là gì?
Ổ cứng thể rắn NVMe, hoặc SSD, là thiết bị lưu trữ tốc độ cao triển khai đặc điểm kỹ thuật NVMe, cho phép SSD sử dụng bus PCIe để đọc và ghi dữ liệu từ và vào SSD.
SSD NVMe nhanh hơn nhiều so với SSD sử dụng các giao diện lưu trữ cũ hơn nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi như SATA và SAS.
Dạng U.2 là một trong những dạng SSD phổ biến nhất và thường được tìm thấy trong các máy trạm, máy chủ và hệ thống lưu trữ hiệu suất cao. Thường có thể tìm thấy SSD U.2 NVMe được kết nối với bus PCIe qua đầu nối miniSAS hoặc bộ điều khiển RAID NVMe.
Hệ số hình thức M.2 thường được dành riêng cho các ổ SSD NVMe gắn bên trong thường được tìm thấy trong các máy tính kiểu dáng nhỏ, chẳng hạn như PC mini và máy tính xách tay. SSD M.2 NVMe thường được đặt trực tiếp lên bo mạch chủ, nhưng chúng cũng có thể được cài đặt bằng bộ điều khiển RAID NVMe.
Một ví dụ về bộ điều khiển RAID NVMe hỗ trợ cả SSD U.2 và M.2 NVMe là bộ điều khiển RAID HighPoint 7500 Series PCIe Gen 4 M.2 NVMe .
NVMe hoạt động như thế nào?
Đây là lời giải thích đơn giản : NVMe cho phép SSD được kết nối trực tiếp với CPU thông qua bus PCIe để đọc và ghi dữ liệu ở tốc độ cao. Logic NVMe được thực thi trong một SSD nhất định bằng cách sử dụng chip điều khiển NVMe.
Dưới đây là giải thích kỹ thuật hơn : NVMe khai thác tiềm năng song song của SSD ngày nay và cải thiện đáng kể việc xếp hàng lệnh, cho phép SSD quản lý nhiều yêu cầu dữ liệu hơn cùng một lúc. Nó chia nhỏ các nhiệm vụ đơn lẻ thành các tác vụ nhỏ hơn và chạy chúng song song.
Hãy tiếp tục : SSD NVMe có thể hỗ trợ lên đến 64.000 hàng đợi và lệnh tương ứng so với các đối tác SATA hoặc SAS của chúng, hỗ trợ tối đa 32 và 256 lệnh đang chờ xử lý, tương ứng trong một hàng đợi. Điều đó có nghĩa là gì? Về cơ bản, NVMe sử dụng ít chu kỳ CPU hơn để quản lý các yêu cầu dữ liệu so với SATA và SAS.
Bạn có thể hiểu được những cải tiến về hiệu suất do hỗ trợ lên đến 65.000 hàng đợi và 65.000 lệnh.
Tóm lại, SSD NVMe có thể xử lý nhiều dữ liệu hiệu quả hơn so với các đối tác SATA hoặc SAS của chúng.
Ổ cứng SSD NVMe có nhanh hơn ổ cứng HDD và các ổ SSD khác không?
SSD NVMe nhanh hơn đáng kể so với HDD và SSD sử dụng giao diện SATA và SAS cũ hơn.
Ví dụ, một SSD SATA III điển hình có thể đạt tốc độ đọc và ghi lên đến 600MB / giây, trong khi SSD NVMe có thể đạt được tốc độ đọc và ghi lên tới 3.500MB / s và 3.300MB, tương ứng khi sử dụng PCIe Gen 3.
Sử dụng PCIe Gen 4, SSD NVMe có thể đạt được tốc độ đọc và ghi lần lượt lên đến 7.000MB / s và 5.000MB / s.
Như bạn có thể thấy, hiệu suất tăng được cung cấp bằng cách kết nối phương tiện lưu trữ không bay hơi của hệ thống nhúng trực tiếp với CPU thông qua bus PCIe không có gì khác biệt so với cấp số nhân.
Kiểm tra các điểm chuẩn hiệu suất này của ổ đĩa cứng (HDD), ổ thể rắn SATA (SSD), bốn SSD SATA sử dụng RAID 0 và SSD M.2 NVMe.
Vì vậy, theo một số điểm chuẩn, SSD M.2 NVMe nhanh hơn tới 806% so với ổ cứng SATA, nhanh hơn tới 237% so với SSD SATA và nhanh hơn tới 79% so với bốn SSD SATA trong cấu hình RAID 0.
Bạn vẫn chưa tin rằng SSD NVMe nhanh hơn? Hãy cùng xem một số ví dụ về ổ SSD NVMe và SATA III phổ biến hiện nay trên thị trường.
SSD 980 PRO PCIe Gen 4 M.2 NVMe của Samsung tự hào có tốc độ đọc tuần tự lên đến 7.000MB / s và tốc độ ghi tuần tự lên đến 5.100MB / s. Ngược lại, SSD 860 PRO SATA III của Samsung tự hào có tốc độ đọc tuần tự lên đến 560MB / s và tốc độ ghi tuần tự lên đến 530MB / s.
Được rồi, vì vậy chúng tôi đã chứng minh rằng SSD NVMe nhanh hơn, nhưng chắc chắn tốc độ nhanh đến mức nực cười này đi kèm với mức giá đắt hơn nhiều, phải không?
Hãy cùng tìm hiểu.
SSD NVMe có đắt hơn SSD SATA và SAS không?
Nhu cầu và quy mô sản xuất đã nhanh chóng làm giảm giá của SSD NVMe, nhưng nhìn chung chúng vẫn đắt hơn so với SSD SATA và SAS.
Hãy cùng xem một số ví dụ về một số ổ SSD NVMe và SATA III phổ biến hiện nay trên thị trường.
SSD Samsung 860 Pro SATA III 512GB được bán lẻ trên Newegg với giá 99 USD. Ổ cứng SSD Samsung 980 PRO PCIe Gen 4 M.2 NVMe 500GB được bán lẻ trên Newegg với giá 119,99 USD.
Đương nhiên, việc chọn dung lượng lưu trữ cao hơn thường sẽ làm tăng giá của cả hai ổ SSD, nhưng thú vị là kể từ tháng 5 năm 2021, SSD Samsung 860 PRO SATA III 1TB và SSD 1TB 980 PRO PCIe Gen 4 M.2 NVMe đều có giá bán lẻ 199 USD trên Newegg .
Như bạn có thể thấy, sự tương đương về giá giữa SSD NVMe, SSD SATA và SSD SAS đang dần đạt được.
Bạn có thực sự cần một ổ SSD NVMe không?
À, vâng, câu hỏi cuối cùng: Tôi có nên mua ổ SSD NVMe cho máy tính hiệu năng cao của mình không? Tôi có thực sự cần ổ SSD NVMe không?
Điều đó phụ thuộc vào yêu cầu lưu trữ của chương trình hoặc ứng dụng của bạn và liệu máy chủ hoặc máy trạm của bạn có hỗ trợ NVMe hay không.
Bạn có thể bắt đầu bằng cách kiểm tra xem bo mạch chủ của mình có bất kỳ khe cắm M.2 nào không vì đây là một trong những dạng NVMe SSD phổ biến nhất. Nếu không, đừng lo lắng, bạn luôn có thể mua bộ điều hợp PCIe M.2 và sử dụng bất kỳ ổ SSD M.2 NVMe nào theo cách đó. Nếu bạn đang sử dụng SSD U.2 NVMe, hãy tìm đầu nối miniSAS vì SSD U.2 NVMe sử dụng đầu nối này để giao tiếp với bus PCIe.
Chúng tôi khuyên bạn nên tham khảo hướng dẫn sử dụng bo mạch chủ của mình để tìm hiểu xem đây có phải là khả năng dành cho bạn hay không. Bạn cũng có thể hỏi nhà sản xuất máy tính hiệu suất cao của mình.
Nếu bạn đang quản lý một lượng lớn dữ liệu và cần tốc độ đọc và ghi nhanh nhất có thể, SSD NVMe có thể phù hợp với bạn, nhưng bo mạch chủ của bạn cần hỗ trợ giao diện NVMe.
Nếu bạn đang quản lý lượng dữ liệu vừa phải và tốc độ không quan trọng hơn giá cả hoặc dung lượng lưu trữ, hãy gắn bó với SSD SATA hoặc SAS ngay bây giờ cho đến khi nhu cầu của bạn đảm bảo nâng cấp lên thứ gì đó nhanh hơn.
Cộng Đồng