کنترل فضای ذخیره سازی با دانستن نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور

NVMe که خلاصه شده عبارت non volatile memory express می باشد، اساسا فناوری برای دسترسی به حافظه فلش موجود در درایوهای SSD می باشد که به عنوان یک رابط کنترل کننده Host و پروتکل های ذخیره سازی عمل کرده و سرعت انتقال داده را بین سیستم های کمپانی ها و مشتریان و درایوهای Solid- state (SSD) افزایش می دهد و این عمل از طرق گذرگاه اکسپرس پر سرعت (Peripheral component interconnect) انجام می شود. در ادامه با نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور آشنا می شویم.

NVME SSD

پیدایش NVMe و تکامل آن

پس از محبوبیت فناوری solid- state، دیگر نیازهای این عرصه برای انتقال داده ها، توسط رابط هایی چون Serial advanced Technology Attachment (SATA) و دیگر پروتکل ها، برآورده نمی شد. بنابراین در اوایل سال 2011، مشخصات ابتدایی این فناوری عرضه شد. از دیگر نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور که وجود دارد نقش کلیدی آن در تکامل برنامه هایی چون هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء و … است که با استفاده از یک فضای ذخیره سازی متصل به NVMe می توان عملکرد این فناوری ها را بهبود بخشید و تاخیر موجود را کاهش داد.

انواع SSD

کاربردهای NVMe

از جمله نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور که باید بدانیم این است که از NVMe برای ذخیره سازی solid- state، حافظه اصلی، حافظه کش (Cache) یا حافظه پشتیبان استفاده می شود. بدین ترتیب می توان از آن به عنوان جایگزین استاندارد رابط سیستم کامپیوتری کوچک (SCSI) و استاندارد ضمیمه فناوری تکنولوژِی پیشرفته (ATA) بهره جست. بنابراین با این عمل جایگزینی، فرایند اتصال و انتقال داده بین یک سیستم میزبان و یک دستگاه ذخیره سازی مدنظر فراهم می شود.

 نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور و کاربردهای آن

• کاربردهای حرفه ای مانند ویرایش گرافیکی
• برنامه ها با عمق صف طولانی مانند پایگاه داده و برخی از عملیات های وب
• محاسبات با کارایی بالا، به ویژه در برنامه هایی که کاهش تاخیر حیاتی است.
• کاربرد در مواردی که نیاز به ذخیره سازی حجم زیادی از داده را دارند؛ مثل تجزیه تحلیل پیشرفته و هوش مصنوعی
• کم کردن تعداد سرورهای لازم
• کاربرد در برنامه های مالی و تجارت الکترونیک که نیاز به بازیابی و ذخیره داده در لحظه را دارند.

NVMe SSD برند سامسونگ

مزایا و برتری های NVMe

یکی دیگر از نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور که باید ذکر کرد؛ مزیت آن نسبت به سایر انواع حافظه می باشد. ذخیره سازهای (PCLe SSDs) مبتنی بر NVMe به دلیل تاخیر کمتر و همچنین سرعت بالاتر عملیات ورودی و خروجی در ثانیه (IOPS)، نسبت به دیگر انواع فضاهای ذخیره سازی برتری دارند. فرایند صف بندی در این فناوری نیز متفاوت بوده و برخلاف SATA SSD که فقط یک فرمان را در لحظه با عمق صف 32، می تواند اجرا کند، NVMe قادر است، 64000 صف را همراه با 64000 ورودی در هر صف، مدیریت کند.

دیگر نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور و مزایای آن

• این فناوری مقیاس پذیر است؛ یعنی قابلیت استفاده از تمام 16 خط PCLe را دارد.
• از فناوری های قدیمی کم مصرف تر است. وجود حالت آماده به کار کم مصرف باعث کاهش 97 درصدی مصرف برق می شود.
• پشتیبانی از معیارهای استاندارد امنیتی
• عملکرد کلی بهتر
• کاهش server bottleneck ایجاد شده در اثر استفاده کاربر و اجرای درخواست های بیش از حد
• تجربه کاربری بهبودیافته
• سرعت read/ write بیشتر
• Non volatile، بدین معنی که هنگام راه اندازی مجدد رایانه، فضای ذخیره سازی حذف نمی شود.
• عملکرد قابل اطمینان
• قابلیت تقسیم و ساده سازی داده
• پهنای باند بالاتر نسبت به SATA و SAS
• پشتیبانی از 2 و U.2

مزایای NVMe

معایب احتمالی NVMe

اگرچه استفاده از این رابط دارای مزیت های بسیاری بوده  که پیش تر ذکر شد؛ اما در هنگام آشنایی با نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور باید معایب آن را نیز در نظر داشته باشیم که شامل موارد زیر می باشد:

• عدم پشتیبانی آن از سیستم های قدیمی
• مقرون به صرفه نبودن آن برای ذخیره سازی حجم زیادی از داده و گران تر بودن نسبت به درایوهای چرخان
• ایجاد محدودیت در انتخاب درایو به دلیل استفاده از فرمت 2

محدوده پشتیبانی NVMe

در رابطه با نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور و سیستم هایی که توسط آن پشتیبانی می شود، باید اشاره کرد که این فناوری از هر شکل حافظه غیرفرار مانند فلش NAND (نوعی SSD که از حافظه فرار استفاده می کند)، پشتیبانی کرده و برای انواع سیستم های ویندوز و لینوکس قابل استفاده است.

نحوه عملکرد NVMe

از دیگر نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور که باید بدانیم نحوه عملکرد آن می باشد. یک NVMe SSD از طریق یک گذرگاه PCLe یا کانکتورهای M.2 و U.2 متصل می شود. بدین ترتیب تاخیر کمتر و IOPS بالاتر همچنین کاهش مصرف برق امکان پذیر می گردد. این فناوری دستورات نقشه ورودی/ خروجی و همچنین پاسخ های لازم به حافظه مشترک را به واسطه یک رابط PCLe در کامپیوتر میزبان می دهد. رابط NVMe برای سهولت توان عملیاتی و رفع تنگناهای CPU، از ورودی/ خروجی موازی با پردازنده های چندهسته ای پشتیبانی می کند.

مقایسه NVMe با دیگر گزینه های ذخیره سازی

برای افرادی که به دنبال سرمایه گذاری در این حیطه هستند؛ لازم است نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور و مقایسه آن با دو نوع پیشرو حافظه ذخیره سازی یعنی SSD و HDD را بدانند.

مقایسه NVMe با SSD

فناوری NVMe حداقل 600 درصد از SSD ها عملکرد بهتری نشان داده اند. مدیریت صف نیز در این رابط بهتر می باشد. اگرچه مصرف انرژی SSD ها به دلیل سرعت کمتر نسبت به NVMe، کمتر می باشد.

مقایسه NVMe با HDD

با توجه به نکاتی در مورد استفاده NVMe در سرور که بیان شد باید اذعان داشت که به طور کلی از بسیاری جهات از ذخیره سازهای سنتی HDD برتر می باشد. رابط NVMe از نظر IOP (عملیات ورودی/ خروجی در ثانیه) عملکرد بهتری ارائه می دهد. بدین صورت که یک HDD میزان 80-40 IOP را مدیریت کرده در حالی که NVMe بیش از 300000 IOP را ارائه می دهد. همچنین این فناوری بسیار قدرتمندتر از HDD می باشد.

مقایسه NVMe با SAS

رابط NVMe قادر است از 64000 دستور در یک صف واحد پشتیبانی کند. در حالی که عمق صف در SAS تا 265 فرمان را حمایت می کند.