Как развивались SSD: краткая история технологий

Идеи о разработке твердотельных накопителей впервые появилась еще в 1950 году, тогда впервые стала обсуждаться возможность использования полупроводниковой памяти для хранения данных. Но обсуждения остались на базе концептуальных идей, и лишь в 1980 технологии достигли того уровня развития что были разработаны первые SSD.

Применение твердотельных накопителей в 1980 годах не было массовым. SSD было гораздо дороже чем сейчас и намного меньше. Прорывом в этой сфере стала разработка технологии HAND-памяти в 1987. Такое достижение значительным образом повлияло на скорость чтения и записи. И уже в 1991 году стали доступны первые ноутбуки с SSD.

SSD радикально изменили понятия скорости работы, если сравнивать со стандартными HDD. Далее технология модернизировалась еще больше с появлением NVMe, скорость работы значительно ускорилась.

Параллельная обработка данных и минимальные задержки

С появлением интерфейса NVMe, скорость работы ускорилась за счет прямого подключения к SSD через шины PCIe. Такой подход значительно минимизирует задержку. Предыдущая SATA технология не могла гарантировать таких высоких стандартов скорости.

Скорость NVMe значительно превышает стандарты SATA из-за возможности параллельной обработки данных.

Максимальная скорость передачи данных

NVMe так же гарантирует максимальную скорость передачи данных, к примеру накопители могут достигать скорости записи/чтения выше, чем 3000 МБ за сек. В то время как скорость SASA SSD ограничивается показателями в 550 МБ за сек.

Энергоэффективность и снижение эксплуатационных расходов

Кроме того, важным преимущество технологии NVMe стала ее энергоэффективность. Накопители такого типа используют гораздо меньше энергии, что значительным образом влияет работу.

Кроме того, накопители выделяются надежность и таким образом возможно значительно снизить эксплуатационные расходов. Уменьшение износа компонентов непосредственно влияет на частоту замен и необходимости дополнительного обслуживания оборудования.

Гибкость применения в различных конфигурациях

Для ИТ специалистов возможность выбора различной конфигурации для рабочих станций и серверов имеет важное значение. К различным форм-факторам относятся U.2, U.3, AIC, и NGFF.

Особенности форм-фактора M.2 в серверных решениях

Форм-фактор M.2 пользовался большой популярностью на ноутбуках, и вскоре стал также хорошим решением для серверов. Он изначально был разработан для улучшения гибкости и гарантирования более компактных размеров накопителей.

Если сравнивать SSD M2 и NVMe то первый вариант характеризуется простым подключением к материнской плате, чаще всего без необходимости использования кабелей.

Изначально формат M.2 выпускался под названием NGFF и в некоторых документах есть упоминание о старом названии. Потому иногда возникает непонимание что такое NGFF и какие его особенности.

Совместимость с интерфейсами SATA и PCIe

Что же касается интерфейсов SATA и PCIe, они напрямую относятся к разъёму M.2. Первый вариант относится к стандартному SATA SSD, второй же вариант характеризуется задействованием протокола NVMe и линии PCIe. Когда речь идет о серверах, при упоминании M.2 чаще всего подразумевают PCIe x4 c NVMe. Подобный вариант для серверов гарантирует достижения наилучшей производительности.

Это интересно: Дата-центры: основные типы и их предназначение

Важные аспекты совместимости с оборудованием

Важными аспектами совместимости, которые нужно уточнить перед покупкой есть длина накопителя, здесь важно подходит ли она к адаптеру и креплениям материнской платы. Также стоит обратить внимание на поддержку протокола NVMe системной платой и количество слотов M.2. Стандартно предлагается наличие 2 или 4 слотов, но есть варианты где слот M.2 функционирует только в SATA режиме.

Различия между NVMe M.2 и SATA M.2: что важно знать

NVMe характеризуется низкими задержками из-за оптимизации протокола флеш-памяти.
NVMe может достигать нескольких гигабайт в сек, а SATA ограничивается 600 МБ.
В NVMe есть масштабирование командных очередей, для улучшения производительности.

Почему NVMe — оптимальный выбор для серверов?

NVMe – лучший вариант для VPS серверов так как он характеризуется хорошей производительностью. Таким образом его можно использоваться для нагрузок связанным с Big Data, виртуализации, и аналитическим кластерам. Кроме того, есть возможность использовать параллелизм многоядерных процессоров.

Ключевые преимущества NVMe в серверной инфраструктуре

Масштабируемость. Отличная интеграция с многими архитектурами.
Скорость. NVMe SSD значительно превосходит SATA SSD и HDD.
Поддержка специальных режимов прошивки, аппаратное шифрование, и другие нужные технологии.
Минимальная задержка в обрабатывании больших объёмов запросов.

Влияние нагрева и троттлинга на производительность

Большим нагревом характеризуется NVMe SSD, если сравнивать с SATA. В серверов перегревание имеет особенно важное значение так как может повлиять на скорость ввода-вывода и тактовую частоту контроллера.

Хорошим вариантом для контроля диапазона температуры есть использование системы контроля, и использование радиаторов или других способов охлаждения.

Как используются NVMe в серверных системах

Кэширование и файловые серверы. Для кэширования огромным плюсом есть гибридность системы с основным HDD хранилищем.
Базы данных. NVMe SSD идеально подходит для MS SQL, PostgreSQL, и MySQL.
Big Data и аналитика. NVMe значительно превосходит в скорости, если использовать его в качестве основного хранилища или кэша.
Виртуализация. Большинство популярных гипервизоров (KVM, VMware ESXi) могут эффективнее распределять ресурсы с NVMe.

Minio, Ceph и другие решения для распределённого хранения

Object Storage или распределенное хранение гарантирует большую отказоустойчивость и гибкость. С использованием NVMe можно значительным образом сократить возможные задержки при записи/чтении. Но также на производительность еще влияет и сетевая инфраструктура. NVMe и высшая скорость сети обеспечивает хороший уровень производительности.

Выводы

NVMe – это прорыв в особенности хранения данных который значительным образом влияет на минимизацию задержки и улучшение производительности. M.2 влияет на возможность выпуска более компактных накопителей, но в тоже время нужно контролировать нагрузку и процессы охлаждения.

Для проектов с большими нагрузками однозначно нужно использовать NVMe, в то время как для небольших систем можно использовать SATA SSD.