Что такое диски NVMe и почему ваш сервер должен их использовать?

  • Главная
  • Блог
  • Что такое диски NVMe и почему ваш сервер должен их использовать?
Что такое диски NVMe и почему ваш сервер должен их использовать?
2020-01-22

При поиске хостинга или серверных решений вы можете найти варианты с дисками NVMe.

В дисках NVMe используется относительно новая технология, обеспечивающая самую быструю из доступных сегодня систем хранения данных, но что такое технология NVMe? Зачем искать серверы, использующие диски NVMe?

Здесь мы подробно рассмотрим полупроводниковые диски NVMe и преимущества обслуживания ваших баз данных или приложений на серверах с дисковыми накопителями NVMe.

Понимание потребности в технологии NVMe

Твердотельные накопители (SSD) и стандартные жесткие диски (HDD) взаимодействуют с материнской платой сервера через соединения IDE или SATA.

Изначально SATA был разработан для использования с жесткими дисками и стал наиболее распространенным интерфейсом для подключения ранних твердотельных накопителей. Прошло совсем немного времени, и SSD-накопители исчерпали предел производительности при подключении к шинам SATA.

Твердотельные накопители не могли обеспечить более высокую скорость передачи данных из-за ограничений интерфейсов SATA. Решением стала разработка технологии энергонезависимой экспресс-памяти (NVMe). В 2009 году более 90 компаний сформировали рабочую группу NVM Express, чтобы начать техническую работу над дисками NVMe.

SSD-накопители NVMe – это твердотельные накопители с особым протоколом интерфейса. Вместо того чтобы полагаться на ограниченную пропускную способность SATA, разработчики создали протокол для интерфейса с шиной PCI Express.

Ранние диски NVMe были разработаны как дополнительные платы с использованием интерфейса PCIe 2.0 или PCIe 3.0. Эти диски подключаются к разъему PCIe на материнской плате сервера или компьютера.

Компании также начали производство 2,5-дюймовых дисков NVMe, которые взаимодействуют с материнской платой через разъем U.2 или U.3.

Большинство современных SSD-накопителей в настоящее время используют технологию NVMe, подключаются к разъему SATA Express по протоколу M.2.

Если вы купили ноутбук в последние пару лет, то, скорее всего, у него есть твердотельный накопитель NVMe с флэш-памятью NAND.

Что такое NVMe?

Что такое NVMe?

NVMe (энергонезависимая экспресс-память) – это спецификация интерфейса логического устройства. По сути, это технология доступа к флэш-памяти, используемой в твердотельных накопителях (SSD).

Как уже упоминалось, для связи используется шина PCI Express, что является первоначальным отличием NVMe от старых технологий. NVMe был разработан с нуля для работы с более низкой задержкой, которая обеспечивается шиной PCI Express и технологией SSD.

Использование шины PCI Express позволяет приводам NVMe выполнять больше операций ввода-вывода в секунду (IOPs) по сравнению с интерфейсом ATA, используемым в приводах старых модификаций.

До использования технологии NVMe последовательный интерфейс SCSI (SAS) был самым быстрым из доступных вариантов. Интерфейсы SAS-3 обеспечивают пропускную способность 12 Гбит/с, что является улучшением по сравнению с пропускной способностью 6 Гбит/с у интерфейса SATA.

При использовании 16-полосной конфигурации PCI Express диски NVMe обеспечивают пропускную способность 16 Гбит/с. Однако увеличение IOP-ов было лишь одним из прорывов технологии NVMe.

Диски NVMe также используют другой процесс формирования очереди команд. Твердотельные накопители SATA могут одновременно обрабатывать только одну команду с глубиной очереди 32. SAS предложила глубину очереди команд 254. Технология NVMe может справиться с огромным количеством очередей - 64 000 записей в каждой.

Поскольку приводы NVMe основаны на PCI Express-линиях, а не на интерфейсе контроллера, это обеспечивает широкие возможности масштабирования. В настоящее время твердотельные накопители NVMe потребительского уровня используют четыре полосы пропускания, но потенциально могут использовать все 16 полос пропускания PCIe.

Технология NVMe также более экономична по сравнению со старыми технологиями. Приводы функционируют в режиме пониженного энергопотребления и используют режим ожидания со снижением мощности до 97 %.

Консорциум разработчиков NVMe обеспечил поддержку технологии контейнеров безопасности, используемых в интерфейсах SCIS, ATA и ACS. Это позволило дискам NVMe соблюдать стандартные меры безопасной обработки и передачи данных.

Что все это значит для вас? Прежде всего, получение значительных преимуществ серверов VPS на дисках NVMe. Узнайте больше в нашей прошлой статье об этих достоинствах, и по какой причине хостинг-провайдеры предлагают диски NVMe со своими VPS решениями.

Зачем использовать NVMe Drives?

Среди основных преимуществ технологии NVMe в серверах можно выделить следующие:

  • Меньше узких мест на сервере;
  • Лучшая общая производительность;
  • Улучшенный пользовательский интерфейс.

Бизнес полагается на информацию. Вы используете данные для своего веб-сайта, веб-приложений и различных SaaS-продуктов. В серверах, работающих на стандартных SSD или HDD, вы можете столкнуться с узкими местами при слишком большом количестве запросов или пользовательских подключений.

Узкие места приводят к замедлению доступа к данным, замедлению открывания веб-страниц и ухудшению качества обслуживания пользователей. Вы даже можете потерять клиентов из-за ограничений старых жестких дисков.

Переход на сервер NVMe может помочь решить эти проблемы. Более высокая скорость чтения/записи и улучшенная организация очереди обеспечивают более надежную производительность и лучшие впечатления о вашем сайте для пользователей.

NVMe против HDD

При параллельном сравнении диски NVMe значительно превосходят традиционные жесткие диски. В то время как технология, используемая в накопителях, имеет большое значение, операции IOPs, выполняемые накопителем, зависят от нескольких факторов, включая параметры процессора и памяти сервера.

Жесткий диск SATA должен обеспечивать скорость от 40 до 80 операций ввода-вывода и скорость чтения/записи около 240 Мбит/сек. Диски NVMe PCIe могут обеспечить более 300 000 IOPS и скорость чтения/записи, близкую к 2 Гбит/с.

К счастью, механические жесткие диски встречаются всё реже. За последнее десятилетие многие хостинг-провайдеры перешли на SSD. Наряду с SSD, многие хостинговые компании предлагают серверы с гибридными жесткими дисками.

Гибридные жесткие диски обеспечивают заметное улучшение по сравнению с традиционными жесткими дисками. Тем не менее, технология NVMe по-прежнему обеспечивает гораздо более высокие результаты.

NVMe против SSD

А как NVMe сравнивается с технологией SSD? Оригинальные твердотельные накопители SATA предлагали интерфейсы 3 Гбит/с и от 5000 до 8600 точек ввода-вывода. С помощью SATA 6 Гбит/с твердотельные накопители могут обеспечивать от 60 000 до 100 000 операций ввода-вывода в секунду.

В обычном тестировании эталона диски NVMe превосходят SATA SSD как минимум на 600 %, то есть вы получаете в шесть раз больше вычислительных ресурсов в одну и ту же единицу времени.

Общая скорость чтения/записи - всего лишь один фактор. Диски NVMe также обрабатывают гораздо больше команд очереди по сравнению с SATA SSD. Как уже упоминалось, технология NVMe может поддерживать до 64000 записей, в то время как количество SATA SSD ограничено 254.

Твердотельные накопители SATA также достигли своих ограничений. Благодаря интерфейсам SATA и SAS стандартные SSD-накопители не могут работать намного быстрее. Диски NVMe еще не достигли порога производительности.

Единственным ограничением тока является технология NAND. NAND флэш-память является сердцем технологии твердотельных накопителей. В связи со спросом на флэш-память, компании постоянно пытаются усовершенствовать технологию. По мере совершенствования технологии NAND диски NVMe могут получать дополнительный прирост.

В ближайшие годы диски NVMe могут обеспечить еще более высокую скорость и производительность по сравнению с SSD.

Кто получает наибольшую выгоду от использования NVMe Drive?

Диски NVMe выпускаются во многих форм-факторах, обеспечивая совместимость с ноутбуками, персональными компьютерами и серверами. Если ваш ноутбук или компьютер относительно новый, то внутри него может находиться диск NVMe. Однако, серверы получают наибольшую выгоду от этой технологии.

Серверы часто используются для серверных приложений баз данных, SaaS-приложений и других веб-решений для предприятий. Производительность сервера непосредственно влияет на производительность вашего приложения или программного обеспечения.

Любой сервер выигрывает от более быстрых решений по хранению данных. Благодаря более высокой скорости чтения/записи сервер мгновенно получает прирост производительности.

Использование сервера с SSD-накопителями NVMe невероятно выгодно для приложений с большим объемом данных. Ресурсоёмким программам может потребоваться выполнение тысяч операций в секунду. Технология NVMe является единственным решением, которое обеспечивает гибкую производительность.

Несмотря на то, что диски NVMe быстрее и обладают многими преимуществами по сравнению со стандартными твердотельными накопителями или традиционными жесткими дисками, все же существуют ситуации, когда предпочтительнее использовать более старую технологию. Если у вас есть потребность в большом объеме хранилища без необходимости обслуживания ресурсоемких приложений, вам может не понадобиться диск NVMe.

Твердотельные накопители имеют меньшую емкость по сравнению с традиционными жесткими дисками. Они также стоят дороже. С HDD или гибридным HDD вы получаете более низкие цены и больше памяти.

Серверы NVMe лучше всего подходят для тех, кому необходим быстрый доступ к данным. Некоторые приложения испытывают узкие места при попытке доступа к большому объему данных. С помощью NVMe-диска можно устранить эти узкие места.

Диски NVMe получают все большее распространение в настройках серверов. Например, VPS решения от хостинг-провайдера YottaHost включают в себя возможность выбора VPS-серверов NVMe.

ЦОД также переходят на технологию NVMe. Инструменты для анализа больших объемов данных и баз данных нуждаются в скорости, которой не могут соответствовать стандартные твердотельные накопители.

Если у вас есть высокопроизводительный веб-сайт, приложение или база данных, использование NVMe VPS-сервера может обеспечить лучшую производительность и удобство работы пользователей.

Клиенты ожидают, что приложения будут быстро загружаться. Увеличивая их опыт, вы можете улучшить удовлетворенность клиентов, продажи и другие ключевые показатели, которые влияют на вашу прибыль.

Заключение

Технология NVMe является одним из новейших компьютерных протоколов для взаимодействия с устройствами хранения данных. Он был сделан специально для SSD-накопителей и в настоящее время используется в серверах, компьютерах и ноутбуках.

В то время как многие хостинг-провайдеры до сих пор используют стандартные SSD и HDD, следующим стандартом станут диски NVMe. Фактически, многие производители компьютеров в настоящее время поставляют устройства с дисками NVMe в качестве выбора по умолчанию.

Если ваше приложение или база данных все еще работает на сервере со стандартным жестким диском, вы упускаете преимущества технологии NVMe. Более высокие скорости позволяют повысить производительность корпоративных решений или веб-сайтов.

Данный текст является переводом оригинальной статьи с блог-платформы medium.com.

Adrian P.
Adrian P.IT-менеджер
<
Комментарии
>
transportation
array(1) { ["en"]=> float(1)}
Site: ru
IP: 35.175.172.211