SSD-накопичувач Kingston M.2 NVMe в сервері

Переваги використання NVMe в індустріальному середовищі

Сер 2020
Блог

Важливість NVMe для центрів обробки даних

Протоколи передачі даних удосконалюються в міру того, як організації інвестують у поточну цифрову трансформацію, яка відбувається в насиченому даними індустріальному середовищу. До останнього часу SATA (використовується в SSD-накопичувачах і жорстких дисках із намагніченими пластинами, що обертаються) залишався основним протоколом, але з появою протоколу NVMe розпочався перехід на нову технологію.

NVME Logo Завдяки новому протоколу передачі даних, відомому як NVMe, центри обробки даних і індустріальні середовища стали максимально ефективно використовувати переваги високопродуктивної флеш-пам’яті. Оскільки інтерфейс SATA розроблявся для жорстких дисків, у поєднанні із SSD-накопичувачами на основі флеш-пам’яті він має безліч недоліків. Протокол SATA підтримується як твердотільними (SSD), так і жорсткими дисками (HDD), тоді як NVMe створений виключно для SSD-накопичувачів. І різниця в продуктивності між SSD-накопичувачами з інтерфейсами SATA і SSDs просто вражає.

На рис. 1 вище показані відмінності в IOPS і пропускній здатності для SSD-накопичувачів з інтерфейсами SATA і NVMe

Протокол SATA III може забезпечити пікову швидкість до 600 МБ/с, але не здатний стабільно підтримувати таку продуктивність. SATA SSD-накопичувачі непогано справляються з робочими навантаженнями центрів обробки даних, які досі використовують безліч застарілих серверів із підтримкою лише інтерфейсів SATA/SAS, але врешті-решт їх продуктивність буде обмеженою.

Виконуючи одночасно багато операцій введення-виведення, NVMe робить можливою багатоядерну обробку даних, яка потрібна організаціям для забезпечення ефективного доступу, передачі або обробки даних у індустріальних середовищах. Подібна якість обслуговування (QoS) забезпечує винятковий баланс стабільної передачі даних і високого числа операцій введення-виведення, щоб справлятися з широким спектром робочих навантажень.

Чому NVMe замість SATA?

Перехід на NVMe забезпечує такі переваги, як більш висока швидкість і одночасна передача кількох потоків даних, забезпечуючи використання усіх ресурсів центрального й графічного процесорів. NVMe накопичувачі випускаються в декількох формфакторах, зокрема M.2, U.2 і EDSFF, що робить його універсальним протоколом для різних платформ зберігання даних — від серверів до масивів, повністю побудованих на базі флеш-пам’яті.

NVMe дає змогу розділити та впорядкувати дані, забезпечуючи їх одночасний запис. Крім того, NVMe гарантує шестикратне збільшення пропускної здатності, потрійне зниження затримок, підтримку багатоядерних процесорів і максимальну швидкість читання/запису блоків розміром 4 КБ. Ба більше, NVMe містить кілька команд для взаємодії із SSD-накопичувачами. Це дає змогу прискорити роботу інтерфейсів і оптимізувати процедури запису даних на SSD-накопичувачі.

Компанії та організації, які формують сприятливе індустріальне середовище, вкладають чималі кошти в створення, обробку, аналіз і зберігання даних, щоб залишатися конкурентоздатними. Нові протоколи PCIe і NVMe значно покращують можливості зберігання, обробки та доступу до даних без зниження продуктивності завдяки усуненню вузьких місць і обмежень, які були характерні для попередніх протоколів.

Також важливо відзначити, що індустріальні NVMe SSD-накопичувачі включають покращення якості обслуговування на рівні прошивки та апаратного забезпечення. NVMe SSD-накопичувачі з високою якістю обслуговування гарантують передбачувані показники швидкості передачі даних і затримок, на які може розраховувати прикладна система, забезпечуючи потрібну продуктивність для розробників аж до інтерфейсу кінцевого користувача. Протокол NVMe лідирує в області технологій зберігання даних, покращуючи підхід компаній до роботи з даними.

Продуктивність NVMe в індустріальному середовищі

Збільшення продуктивності NVMe допоможе успішно справлятися з робочими навантаженнями, чутливими до затримок, а також принесе користь іншим сферам, як-от аналітика великих даних у реальному часі або середовища розробки баз даних з інтенсивними навантаженнями. Протокол NVMe використовує паралельні канали передачі даних із меншою затримкою, які схожі на стандартну архітектуру процесорів. Це забезпечує вищу продуктивність і менші затримки, порівнюючи із застарілими протоколами SATA. У такий спосіб може бути прискорена робота наявних прикладних систем, що потребують більш високих швидкостей, а також забезпечена підтримка нових прикладних систем і можливостей для обробки робочих навантажень в реальному часі в центрах обробки даних і на кордоні мережі.
  • Висока продуктивність більш ніж 3 ГБ/с
  • Прогнозовані малі затримки та висока стабільність введення-виведення
  • Зменшення затримок у прикладних системах

На рис. 2 вище показана різниця в затримках для SSD-накопичувачів з інтерфейсами SATA і NVMe


Такі галузі, як охорона здоров’я, фінанси та телекомунікації, залежать від неймовірно швидких комп’ютерів із високою продуктивністю та малими затримками. Компанії, що працюють у галузях охорони здоров’я та телекомунікацій, використовують швидкості NVMe для обробки вимогливих і складних робочих навантажень, оскільки ця технологія майже виключає час очікування процесора під час читання даних із сховища. Фінансові компанії використовують NVMe як додаткове сховище для прискорення обробки великої кількості транзакцій.

Бази даних з обробкою транзакцій у реальному часі (OLTP) і системи великих даних також виграють від високої швидкості операцій читання. Для баз даних компанії можуть застосовувати кеш SSD-накопичувачів, щоби зберігати дані, метадані та індекси без зниження швидкості читання. Це збільшує швидкість виконання запитів, що зрештою підвищує продуктивність баз даних. Бізнес-аналітики можуть ухвалювати рішення в реальному часі завдяки швидкому доступу до даних, оскільки інтенсивні навантаження, пов’язані з обробкою великих даних, перестають бути вузьким місцем. Можливості NVMe не обмежуються лише одним конкретним типом робочого навантаження. Ця технологія також підвищує продуктивність інших прикладних систем.

На рис. 3 вище показані результати тесту для визначення швидкості обробки транзакцій за секунду


NVMe дає змогу адміністраторам оптимізувати віртуалізовані середовища, збільшуючи кількість віртуальних машин, які може підтримувати віртуальна мережа. Зазвичай віртуалізовані середовища вимагають розподілу мережі за робочими навантаженнями, затримками або IOPS. Це може призвести до зростання витрат і збільшення робочого навантаження на систему керування. NVMe спеціально створений для керування кластерами та оптимізації робочих навантажень, що дає змогу віртуалізованому середовищу збільшити швидкість і продуктивність мережі без необхідності створення складних розподілів.

Навіщо переходити на NVMe?

Із зростанням Big Data індустріальним системам потрібні нові рішення, щоб впоратися з проблемами та викликами, які можуть виникнути в майбутньому. Навіть високопродуктивні SSD-накопичувачі, підключені до застарілих протоколів передачі даних, можуть демонструвати зниження продуктивності, збільшення затримок і низьку якість обслуговування (QoS) під час обробки великих масивів даних.

Нова технологія NVMe допомагає позбутися вузьких місць, забезпечує використання всіх ядер центрального й графічного процесорів, дає можливість масштабувати традиційні прикладні системи баз даних, а також підтримує нові архітектури периферійних обчислень, які потрібно розширювати для задоволення нових вимог.

Технологія NVMe розроблена для високопродуктивних і енергонезалежних носіїв інформації, а також залишається єдиним протоколом, здатним задовольнити вимоги Big Data і підтримувати індустріальні середовища з великими обсягами даних, зокрема хмарні сховища та екосистеми периферійних обчислень. Вона допомагає компаніям ефективніше зберігати дані, керувати ними та отримувати доступ до них, одночасно підвищуючи продуктивність, надійність і стабільність.

#KingstonIsWithYou

Додатково про технологію NVMe

Пов’язані публікації

Блог