NVMe SSD Teknolojisi Nedir?

NVMe SSD Teknolojisi Nedir?

NVMe’nin Avantajları

NVMe teknolojisi, üstün veri saklama alanı, üstün hız ve üstün uyumluluk sağlar. NVMe, PCIe yuvalarını kullandığından, SATA eşdeğerine göre 25x daha fazla veri aktarır. Daha fazla veri aktarımının yanı sıra NVMe’nin komutları AHCI sürücülerin komutlarına göre 2x daha hızlıdır. Ayrıca NVMe’nin saniye başına giriş/çıkış işlemleri (IOPS), 1 milyondan yüksektir ve AHCI sürücülere göre %900’e varan oranlarda daha hızlıdır. NVMe aynı zamanda doğrudan sistem CPU’su ile iletişim kurarak, uyumluluğu sayesinde müthiş yüksek hızlar sunar. NVMe sürücüleri, form faktöründen bağımsız olarak tüm büyük işletim sistemleriyle çalışır.

NVME LogoNVMe (Non-Volatile Memory Express), PCIe’nin sunduğu yüksek bant genişliğinden yararlanan bir iletişim arayüzü ve sürücüdür. Performansı ve verimliliği artırırken çok çeşitli kurumsal ve istemci sistemlerinin karşılıklı çalışmasına olanak sağlamak için tasarlanmıştır. NVMe, SSD’ler için tasarlanmıştır ve form faktörünün sınırlamaları olmadan veri saklama arayüzü ile sistemin CPU’su arasında yüksek hızlı PCIe yuvalarını kullanarak iletişim kurar.

NVMe protokolü, yüksek performanslı işlemci mimarileri gibi altında yatan ortama giden paralel, düşük gecikmeli veri yollarını kullanır. Bu durum, SAS ve SATA protokollerine kıyasla önemli ölçüde daha yüksek performans ve daha düşük gecikme süreleri sağlar. NVMe her biri 64K girişe sahip 64K’ya kadar çoklu I/O işlem sırasını destekleyebilir. Bu durum, giriş/çıkış görevlerinin, AHCI (Advanced Host Controller Interface) gibi eski sürücülerin kullanıldığı veri saklama modellerine göre daha fazla veriyi daha hızlı biçimde aktarmasını sağlar. NVMe SSD’ler için özel olarak tasarlandığında, sonuçta yeni endüstri standardı haline gelecektir.

SSD Veri Saklama: Gelecek ve Şimdi

Veri yolları bir sistem içinde verilerin aktarılmasını sağlar ve NAND-tabanlı SSD’ler ilk çıktığında, endüstride yeni bir veri yolu ve protokolün gerekli olduğu açık biçimde anlaşıldı.

  • İlk SSD’lerin göreceli olarak yavaş olması mevcut SATA veri saklama altyapısının kullanılmasına olanak tanıdı. SATA veri yolu 16Gbps’ye kadar gelişmiş olsa da SATA’nın neredeyse tüm ticari uygulamaları 6Gbps’yi kullanmaktadır .
  • PCIe 3.0’un aktarım hızı 16Gbps iken PCIe 4.0, PCIe 3.0’ın veri aktarım hızının iki katına sahiptir. Bu sistem, 16 hat sunmaktadır, 32.000MB/s’ye kadar veri aktarabilmektedir. SATA III’ün veri aktarım hızı ise en fazla 600MB/s’dir.

Mevcut bir yüksek bant genişlikli veri yolu teknolojisinin kullanılma kararı, SATA protokollerinin yerini PCIe teknolojisinin almasını sağladı. PCIe veri saklama sistemleri, NVMe’den birkaç yıl önce çıktı. Ancak daha önceki çözümler, SATA ve AHCI gibi eski veri aktarımı protokollerinin neden olduğu darboğazdan etkilendiğinden birkaç yıl öncesine kadar tam potansiyelinde kullanılamıyordu. NVMe darboğazların çözümüydü ve düşük gecikmeli komutlar ve 64K işlem sırası sunarak sınırlamaları ortadan kaldırdı. Birden fazla işlem sırası, verilerin SSD’ye, sabit disk sürücüler gibi dönen disklerin üzerine yazılmak yerine yongalar ve bloklar kullanılarak dağınık biçimde yazılması sayesinde daha yüksek veri aktarım hızlarına izin verir.

İletişim Sürücüleri: AHCI’ye Kıyasla NVMe

İletişim sürücüleri, işletim sistemleri tarafından veri saklama cihazlarıyla veri iletişimi kurmak için kullanılır. NVMe sürücüleri, SATA arayüzlerinde yaygın biçimde bulunan AHCI sürücülerinden daha hızlıdır.

  • NVMe flash teknolojisinin kullanıldığı SSD’ler için özel olarak tasarlandığından, dönen disk teknolojisinin kullanıldığı sabit disk sürücüleri için tasarlanan AHCI sürücülerinden daha hızlıdır.
  • NVMe 64K komut işlem sırasına sahipken ve her işlem sırası başına 64K komut gönderebilirken, AHCI yalnızca bir komut işlem sırasına sahiptir ve işlem sırası başına yalnızca otuz iki komut gönderebilir.
  • AHCI sürücülerinde, komutlar 6 mikro saniyelik gecikme süresine sahip yüksek CPU döngüleri kullanılırken, NVMe sürücü komutlarında, 2,8 mikro saniyelik gecikme süresine sahip düşük CPU döngüleri kullanılır.

NVMe sürücüsü, doğrudan sistem CPU’su ile iletişim kurarken AHCI’nın SATA denetleyicisi ile iletişim kurması gerekmektedir. AHCI, 100K’ya kadar IOPS’ye (Saniye Başına Giriş/Çıkış İşlemi Sayısı) sahipken NVMe’nin IOPS değeri 1 milyondan yüksektir. IOPS (Saniye Başına Giriş/Çıkış İşlem Sayısı, Ay-ops olarak okunur), bilgisayar veri saklama cihazlarının performansını ölçmek için kullanılan yaygın bir performans ölçüsüdür.

NVMe SSD Form Faktörleri

NVMe SSD’ler çeşitli form faktörlerinde gelmektedir ancak kullanım durumuna ya da uygulamaya bağlı olarak özgün olabilir.

    • Kişisel/İstemci ürünlerinde BGA ve M.2 form faktörleri kullanılır.
    • Veri Merkezi/Sunucu uygulamalarında M.2, U.2, U.3 ve EDSFF form faktörleri kullanılır.

EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) içinde aynı protokolü (NVMe), aynı arayüzü (PCIe) paylaşan ve kendi uç konektörünü (SFF-TA-1002), pin düzenini ve işlevlerini (SFF-TA-1009) kullanan dinamik bir form faktörü yelpazesi sunan gelişmekte olan standartlar ve çalışmalar bulunmaktadır.

Kingston NVMe SSDs

COVID-19'un iş operasyonlarımızı nasıl etkilediği hakkında daha fazla bilgi için burayı tıklatın.