Home / آموزش / آموزش شبکه / storage / هرآنچه باید درباره NVMe بدانید

هرآنچه باید درباره NVMe بدانید

آینده SSD با سرعتی خیره کننده

همان طور که روز به روز نام SSD بیشتر به گوش میخورد، ممکن است در این میان نام ” حافظه سریع السیر ثابت ” یا همان Non-volatile Memory Express که عموما با نام NVM Express یا NVMe شناخته می شود، را هم شنیده باشید. NVMe یک رابط و پروتوکل ارتباطی است که بوسیله کنسرسیومی از سازندگان مانند Intel, Dell, Samsung, SanDisk, Seagate ، خصوص هاردهای SSD ساخته شده.

NVMe طراحی شده تا از مزیتهای بی نظیر حافظه های SSD بهره ببرد. مشخصات فنی آن همچنین نشان میدهد روشنهایی برای کم کردن تاخیر اطلاعات نسبت به SATA و AHCI در آن بکار رفته.

دیگر پیشرفتهای قابل توجه یکی افزایش انتقال دهندگان پیامها از ۲KB به ۴KB و قابلیت پردازش چندین صف درخواست به جای تنها یک صف در SATA است. البته وقتی میگوییم چند صف منظور عدد شگفتی آور ۶۵,۵۳۶ صف درخواست اطلاعات است!!!!!. البته ممکن است این چندان بدرد کاربان خانگی نخورد ولی سرعت کار برای پردازشهای سروری با درخواستهای همزمان ورودی و خروجی ( I/O ) فراوان را بسیار بالا خواهد برد.

اگر مقالات ما درباره SSDها را طی چند سال گذشته پیگیری کرده باشید، این مطلب برای شما تازگی ندارد که پیشرفت SSDها با مانع بزرگی روبروست و آن busهای ذخیره سازی است که از نسل قدیمی هاردهای دیسکی به ارث برده است. پورتهای SATA و SAS پهنای باند زیادی را برای هارد دیسک های قدیمی فراهم می کنند ولی با SSDهایی که روز به روز در حال سریعتر شدن هستند، از نفس می افتند.

بخاطر سقف سرعت پورت SATA در ۶۰۰Gbps، هر هارد SSD پیشرفته امروزی با این پورت در آزمایشات تنها به سرعتی حدود ۵۰۰MBps دست پیدا میکند. حتی سرعت نامی ۱۲GBps پورتهای SAS هم در عمل تنها تا ۱٫۵GBps خروجی میدهند. ولی قابلیتهای تکنولوژی SSD بسیار بیش از اینهاست.

تولید کنندگان این صنعت از آغاز هم میدانستند که با این تنگنا مواجه خواهند شد. وجوه تشابه SSDها با حافظه های پرسرعت سیستم ( RAM ) بسیار بیشتر از هارد دیسک های کندی است که جای آنها را گرفته اند. در اوایل آسانتر بود که هاردهای SSD را روی پورتهای SATA و SAS ( که البته به نسبت RAM کنتر بودند ) قراردهند و از زیرساختهای موجود ذخیره سازی در PC استفاده کنند. تا مدتی این راه مناسب بود زیرا طول کشید تا SSDها به سرعتهای موجود دستیابند. ولی از آن زمان خیلی گذشته.

intel-ssd-750-series-half-height-half-length-add-in-card-2-100576574-large

استفاده ار تکنولوژی موجود

خوشبختانه درگاهی با تکنولوژی مناسب و پهنای باند بالا از قبل نصب شده و در دسترس بود یعنی PCI Express یا PCIe. درگاه PCIe لایه اصولی انتقال اطلاعات برای کارتهای گرافیک و دیگر کارتها مانند Thunderbolt است. نسل ۲ این نوع درگاه به ازای هر خط ارتباط سرعتی در حدود ۵۰۰MBpc ارائه میدهد و نسخه سوم یا نسل سوم، در حدود ۹۸۵MBps به ازای هر خط. اگر کارتی را در یک اسلات ۴ خطی یا x4 قرار دهیم، با نسل دوم به پهنای باندی در حدود ۲GBps و با نسل سوم نزدیک به ۴GBps در اختیار خواهیم داشت و این باند مناسبی حتی برای جدیدترین SSDها فراهم میکند که پیشرفت عظیمی است.

خیلی وقت است که محصولات مختلف کارتهای PCIe مانند RevoDrive از شرکت OCZ و Predator M.2/PCIe از شرکت Kingston و M6e از شرکت Plextor، در بازار موجود هستند ولی تا کنون این محصولات به پروتوکلهای SATA و SCSI وابسته بودند که هنوز بخاطر هارددیسک ها از روشهای تک خطی استفاده میکنند. کاملا واضح بود که رویکرد جدید لازم است.

32tbnvmessd2-100577100-large

درایورها آماده شدند، BIOS و کانکتورها نه

یکی از بهترین ویژگی های NVMe این است که لازم نیست نگران درایورهای آن باشید. لینوکس از کرنل ۳٫۱ این تکنولوژی را ساپورت میکند، همچنین windows 8.1 و Server 2012 R2 هم درایورهای آن را بطور پیشفرض نصب داشته و درایورهای آن برای FreeBSD در دست تهیه است. و اگر شرکت اپل هم تصمیم بگیرد از این تکنولوژی حمایت کند، نباید زیاد طول بکشد تا شاهد ارائه درایورهای مناسب باشیم.

هرچند که پشتیبانی BIOSها از این سیستم هنوز بشدت کمبود دارد. بدون BIOSی که NVMe را بشناسد نمی توان از این نوع درایو بوت کرد، با این وجود هر سیستمی با اسلات PCIe x4 و یا کانکتور M.2 می تواند از مزایای این درایو به عنوان فضای ذخیره سازی ثانویه بهره مند شود. ساخت BIOSهای NVMe مشکل تکنینکی بزرگی نیست ولی نیازمند صرف ساعتها مهندسی و هزینه است پس انتظار نداشته باشید که این قابلیت برای مادربوردهای قدیمی آپدیت شود.

مقایسه با AHCI

درگاه کنترل پیشرفته میزبان یا Advanced host controller interface یا نام معمولتر آن AHCI، این مزیت را دارد که قابلیتهای نرم افزاری بسیار را ارائه میداد ولی در نقطه مقابل آن، عملکرد مطلوبی را در مقایسه با SSDهای متصل به درگاه PCIe از خود نشان نمی دهد. باید توجه داشت که AHCI بطور سری عمل میکرد و زمانی توسعه داده شد که هدف آن تنها برقراری ارتباط بین CPU و RAM با منبع ذخیره سازی بسیار کندتری بود که براساس دیسکهای گردان عمل میکرد. بنابراین وقتی با SSD مورد استفاده قرار گرفت محدودیت های ویژه ای بروز داد. زیرا همان طور که گفته شد SSD بیشتر شبیه به RAM عمل میکند تا مانند هارددیسکهای قدیمی.

درگاه سخت افزاری NVMe با توجه ویژه به عملکرد موازی PCIe بطور کامل از صفر طراحی مجدد شده و ساخته شد تا مکمل عملکرد موازی CPU، سیستم عامل و نرم افزارهای موجود باشد. جدول زیر تفاوتهای بارز AHCI و NVMe را خلاصه میکند:

  AHCI NVMe
حداکثر طول صف یک صف دستور
۳۲ دستور در هر صف
۶۵۵۳۶ صف
۶۵۵۳۶ دستور در هر صف
دسترسی به ثبات های
کش ناپذیر
۶ برای دستورات صف نشده
۹ برای دستورات صف بندی شده
۲ به ازای هر دستور
MSI-X
و کنترل تداخل
یک تداخل
بدون کنترل
۲۰۴۸ تداخل MSI-X
Parallelism
and multiple threads
Requires synchronization lock
to issue a command
No locking
کارائی
دستورات ۴KB
Command parameters require
two serialized host DRAM fetches
Gets command parameters
in one 64-byte fetch

درباره ونداد نظیف کار

Check Also

5 نکته برای انخاب سرور مجازی

۵ نکته برای انتخاب VPSمناسب شما

کدام مدل از سرور مجازی برای کار شما مناسب است؟ شما بین VPS SSD و VPS ...

3 comments

  1. با سلام عرض احترام خدمت شما

    بابت مطالبتان متشکرم.

    یک سوال داشتم من مخیواستم یک هارد تهیه کنم اما متاسفانه شک دارم که آیا مادربرد سیستم بنده این هارد رو میتونه ساپورت کنه یا خیر

    هاردی که تمایل به خرید دارم اسم M8PeG PCIe NVMe 256GB هست و مادر برد سیستم بنده asus z170 pro هست دارای m.2 هست ولی نمیدونم آیا این هارد رو سساپورت میکنه یا نه

    مشخصات مادر برد رو هم داخل سایت ایسوس دیدم ولی متاسفانه نتیجه ای نگرفتم . ممنون میشم بنده رو راهنمایی بفرمایید

    https://www.asus.com/middleeast-fa/Motherboards/Z170-PRO/

    همچنین اگر این نوع هارد رو ساپورت نمیکند چه نوع هاردی ( m.2 ( پیشنهاد میکنید که هم قیمت مناسب داشته باشد هم سرعت و کیفیت مناسبی داشته باشد ( حجمش هم حدودا ۱۲۸ یا ۲۵۶ باشه )

    سپاسگزارم

نظر بدید!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عضویت در خبرنامه
برای دریافت آموزش های کاربردی در زمینه شبکه و کامپیوتر، اطلاعات زیر را تکمیل کنید! ما هیچ وقت به ایمیل شما اسپم نمیفرستیم و آن را در اختیار دیگران قرار نخواهیم داد.
میخواهید کوپن های تخفیف برایتان ارسال شود؟
فقط کافیست نام و ایمیل خود را وارد کنید! تخفیف های شگفت انگیز برایتان ارسال میشود!!
ما هیچ وقت برای شما اسپم نمیفرستیم!!!
میخواهید کوپن های تخفیف برایتان ارسال شود؟
فقط کافیست نام و ایمیل خود را وارد کنید! تخفیف های شگفت انگیز برایتان ارسال میشود!!
ما هیچ وقت برای شما اسپم نمیفرستیم!!!
عضویت در خبرنامه
برای دریافت آموزش های کاربردی در زمینه شبکه و کامپیوتر، اطلاعات زیر را تکمیل کنید! ما هیچ وقت به ایمیل شما اسپم نمیفرستیم و آن را در اختیار دیگران قرار نخواهیم داد.