¿Qué es la tecnología SSD NVMe?

¿Qué es la tecnología SSD NVMe?

Los beneficios de laNVMe

La tecnología NVMe brinda almacenamiento superior, velocidad superior y compatibilidad superior. Debido a que la NVMe utiliza ranuras PCIe, transfiere 25 veces más datos que su equivalente SATA. Junto con más datos, los comandos de NVMe son 2 veces más rápidos que los de los dispositivos AHCI. Además, las operaciones de entrada/salida de NVMe por segundo (IOPS) superan el millón y son hasta un 900% más rápidas en comparación con los dispositivos AHCI. A su vez, la NVMe se comunica directamente con la CPU del sistema dándole velocidades increíbles debido a su compatibilidad. Las unidades NVMe funcionan con los principales sistemas operativos independientemente del factor de forma.

NVME LogoLa NVMe (Non-Volatile Memory Express) “memoria express no volátil” es una interfaz de comunicaciones y un controlador que aprovecha el incremento de ancho de banda que ofrece PCIe. Está diseñada para aumentar el rendimiento y la eficiencia al mismo tiempo que hace que una amplia gama de sistemas empresariales y de cliente sean interoperables. La NVMe fue diseñada para SSDs y se comunica entre la interfaz de almacenamiento y la CPU del sistema mediante ranuras PCIe de alta velocidad sin las limitaciones del factor de forma.

El protocolo NVMe utiliza rutas de datos paralelas de baja latencia para los medios base, como arquitecturas de procesador de alto rendimiento. Esto ofrece un rendimiento significativamente mayor y latencias más bajas en comparación con los protocolos SATA y SAS. NVMe puede soportar múltiples colas de I/O, de hasta 64K teniendo cada una 64K entradas. Esto permite que las tareas de entrada/salida transfieran muchos datos más rápido que los modelos de almacenamiento más antiguos que utilizan controladores heredados, tales como AHCI (Advanced Host Controller Interface) “Interfaz avanzada de controlador de host”. Debido a que laNVMe está diseñada específicamente para SSDs, eventualmente se convertirá en el nuevo estándar de la industria.

Almacenamiento SSD: Antes y ahora

Los buses o canales de datos transfieren datos dentro de un sistema y cuando aparecieron por primera vez los SSDs basados en NAND, estaba claro para la industria que era necesario un nuevo bus y un nuevo protocolo.

  • Los primeros SSDs eran relativamente lentos, lo que hizo que fuera conveniente utilizar la infraestructura de almacenamiento SATA que existía. Aunque el bus SATA ha evolucionado a 16Gbps, casi todas las implementaciones comerciales del bus SATA siguen siendo de 6 Gbps.
  • El rendimiento total de PCIe 3.0 es de 16Gbps, mientras que PCIe 4.0 tiene el doble del rendimiento que PCIe 3.0. Ofrece hasta 16 carriles y puede transferir datos hasta 32,000MB/seg, mientras que SATA III transfiere solo hasta 600MB/seg.

La decisión de aprovechar una tecnología de bus existente de mayor ancho de banda reemplazó los protocolos SATA con tecnología PCIe El almacenamiento PCIe se adelantó a la NVMe por algunos años, pero dado que las soluciones anteriores estaban bloqueadas por protocolos de transferencia de datos más antiguos, como SATA y AHCI, no se pudo utilizar en todo su potencial hasta los últimos años. La NVMe fue la solución para los cuellos de botella eliminando las limitaciones al ofrecer comandos de baja latencia y colas de 64K. Las múltiples colas permiten transferencias de datos más rápidas porque los datos se escriben en los SSDs de forma dispersa utilizando chips y bloques en lugar de escribirlos en discos giratorios como los discos duros.

Controladores de comunicación: AHCI vs NVMe

Los sistemas operativos utilizan controladores de comunicación para comunicar datos con dispositivos de almacenamiento. Los controladores NVMe son más rápidos que los controladores AHCI que se encuentran comúnmente en las interfaces SATA.

  • La NVMe está diseñada específicamente para SSDs con tecnología flash, lo que lo hace más rápido que el controlador AHCI, que fueron diseñados para discos duros comunes con tecnología de disco giratorio.
  • Si bien la NVMe tiene colas de comandos de 64K y puede enviar comandos de 64K por cola, AHCI solo tiene una cola de comandos y puede enviar solo treinta y dos comandos por cola.
  • Con los controladores AHCI, los comandos utilizan ciclos de CPU elevados con una latencia de 6 microsegundos, mientras que los comandos del controlador NVMe utilizan ciclos de CPU bajos con una latencia de 2,8 microsegundos.

El controlador NVMe se comunica directamente con la CPU del sistema, pero la AHCI debe comunicarse con el controlador SATA. El AHCI tiene IOPS (Input/Output Operations Per Second) “operaciones de entrada/salida por segundo” de hasta 100K, mientras que la NVMe tiene IOPS de más de 1 millón. IOPS (operaciones de entrada/salida por segundo, pronunciado i-ops) es una medida de rendimiento común que se utiliza para comparar dispositivos de almacenamiento informático.

Factores de forma SSD NVMe

Los SSDs NVMe vienen en una variedad de factores de forma, pero se especifican según el caso de uso o la aplicación.

    • Los productos personales/para cliente utilizan factores de forma BGA y M.2.
    • Las aplicaciones de centro de datos/servidor utilizan factores de forma M.2, U.2, U.3 y EDSFF.

Se están desarrollando estándares y esfuerzos dentro del EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) “Factor de forma SSD para empresas y centros de datos” que ofrece un rango dinámico de factores de forma y estándares que comparten el mismo protocolo (NVMe), la misma interfaz (PCIe) y utilizan su propio conector edge (SFF-TA-1002), asignación de pines y funciones (SFF-TA-1009).

Kingston NVMe SSDs

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