เทคโนโลยี NVMe SSD คืออะไร

เทคโนโลยี NVMe SSD คืออะไร

ข้อดีของ NVMe

เทคโนโลยี NVMe รองรับการจัดเก็บข้อมูล ความเร็วและการรองรับการทำงานที่เหนือกว่า เนื่องจาก NVMe มีการใช้ซ็อคเก็ต PCIe ที่ถ่ายโอนข้อมูลได้เร็วกว่า SATA ถึง 25 เท่า นอกจากการรองรับข้อมูลที่มากกว่า ชุดคำสั่งของ NVMe ยังทำงานได้เร็วกว่าไดร์เวอร์ AHCI ถึง 2 เท่า นอกจากนี้ ระดับสัญญาณขาเข้า/ขาออกของ NVMe ต่อวินาที (IOPS) ยังสูงกว่า 1 ล้านรายการ และเร็วกว่าไดร์ฟ AHCI ถึง 900% NVMe ยังสามารถรับส่งข้อมูลกับ CPU ระบบได้โดยตรง ทำให้การทำงานรวดเร็วมากเนื่องจากการทำงานที่เข้ากันได้
 ไดร์ฟ NVMe ทำงานได้กับระบบปฏิบัติการส่วนใหญ่ไม่ว่าจะเป็นฟอร์มแฟคเตอร์แบบใด

NVME LogoNVMe (Non-Volatile Memory Express) เป็นอินเทอร์เฟซการรับส่งข้อมูลและไดร์เวอร์ที่อาศัยข้อดีของ PCIe ที่มีแบนด์วิธมากกว่า
 โดยออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและสามารถใช้งานร่วมกันระหว่างระบบการทำงานสำหรับองค์กรใหญ่และไคลเอนท์ที่หลากหลาย NVMe เดิมออกแบบมาสำหรับ SSD และระบบการสื่อสารระหว่างอินเทอร์เฟซสื่อบันทึกข้อมูลและ CPU เครื่องโดยใช้ซ็อคเก็ต PCIe ความเร็วสูงโดยไม่จำกัดที่ฟอร์มแฟคเตอร์ใดโดยเฉพาะ

โปรโตคอล NVMe เลือกใช้เส้นทางรับส่งข้อมูลแบบค่าหน่วงเวลาต่ำเป็นคู่ขนานกับตัวกลางเช่นสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูง ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพในการทำงานดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด และมีค่าหน่วงเวลาที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโปรโตคอล SAS และ SATA NVMe สามารถรองรับคิว I/O ได้หลายคิว สูงสุดถึง 64K และแต่ละคิวสามารถรองรับรายการได้ถึง 64K ความสามารถเช่นนี้ทำให้สัญญาณขาเข้า/ขาออกในการโอนข้อมูลรวดเร็วกว่าสื่อบันทึกข้อมูลแบบเดิม ๆ ที่ใช้ไดร์เวอร์แบบเก่าอย่าง AHCI (Advanced Host Controller Interface) มาก เนื่องจาก NVMe ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ SSD นี่จึงกลายเป็นมาตรฐานทางอุตสาหกรรมใหม่ในที่สุด

สื่อบันทึกข้อมูล SSD: ก่อนหน้าและปัจจุบัน

บัสข้อมูลถ่ายโอนข้อมูลภายในระบบ และเมื่อ NAND SSD เปิดตัวใหม่ ๆ ทุกคนก็เข้าใจในทันทีว่าบัสและโปรโตคอลใหม่นี้คือสิ่งจำเป็น

  • • SSD ตัวแรกถือว่าทำงานไม่เร็วนัก ทำให้สะดวกในการใช้งานกับสถาปัตยกรรม SATA แบบเดิม แม้ว่าบัส SATA จะเพิ่มความเร็วไปถึง 16Gbps แต่บัส SATA ใช้งานในเชิงพาณิชย์เกือบทั้งหมดมีความเร็วอยู่ที่ 6Gbps เท่านั้น
  • • throughput ของ PCIe 3.0 คือ 16Gbps ในขณะที่ PCIe 4.0 มี throughput เป็นสองเท่าของ PCIe 3.0 โดยมีช่องสัญญาณถึง 16 ช่อง และสามารถโอนข้อมูลได้สูงสุด 32,000Mb/s ในขณะที่ SATA III สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้เพียง 600MB/s

ปัจจุบันองค์กรและไคลเอนท์ต่างตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีบัสแบนด์วิธสูงอย่างเทคโนโลยี PCIe แทนโปรโตคอล SATA สื่อบันทึกข้อมูล PCIe เกิดขึ้นก่อน NVMe ไม่กี่ปี แต่ PCIe มีปัญหาความแออัดตรงที่ใช้โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลแบบเก่า เช่น SATA และ AHCI ทำให้ไม่สามารถทำงานได้เต็มประสิทธิภาพตลอดเวลาที่ผ่านมา NVMe คือทางแก้ไขปัญหาความแออัดและช่วยจัดการข้อจำกัดที่เกิดขึ้น ผ่านชุดคำสั่งค่าหน่วงเวลาต่ำและคิวคำสั่งที่มีขนาดถึง 64K การรองรับคิวคำสั่งเป็นจำนวนมากทำให้การถ่ายโอนข้อมูลรวดเร็ว เนื่องจากข้อมูลจะถูกเขียนไปยัง SSD แบบกระจัดกระจายโดยอาศัยชิปและบล็อคข้อมูลแทนการเขียนไปยังจานหมุนอย่างฮาร์ดไดร์ฟ

ไดร์เวอร์การรับส่งข้อมูล: เปรียบเทียบ AHCI กับ NVMe

ระบบปฏิบัติการจะใช้ไดร์เวอร์การรับส่งข้อมูลเพื่อรับส่งข้อมูลกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล NVMe ออกแบบมาสำหรับ SSD ที่ใช้เทคโนโลยีแฟลชโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้เร็วกว่าไดร์เวอร์ AHCI ที่ออกแบบมาสำหรับฮาร์ดไดร์ฟปกติแบบจานหมุน

  • • NVMe ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับ SSD ที่ใช้เทคโนโลยีแฟลชซึ่งทำให้มีความเร็วกว่าไดร์เวอร์ AHCI ซึ่งออกแบบมาสำหรับฮาร์ดไดร์ฟปกติแบบจานหมุน
  • • ในขณะที่ NVMe รองรับคิวคำสั่งถึง 64K และสามารถส่งคำสั่งได้ถึง 64K ต่อคิว แต่ AHCI สามารถรองรับเพียงคิวคำสั่งเดียวและสามารถส่งคำสั่งได้เพียงสามสิบสองคำสั่งต่อคิวเท่านั้น
  • • ไดร์เวอร์ AHCI จะส่งคำสั่งโดยใช้รอบการทำงานของ CPU ที่ต้องเร็วสอดรับกันโดยมีค่าหน่วงเวลาที่ 6 ไมโครวินาที ในขณะที่ไดร์เวอร์ NVMe จะส่งคำสั่งโดยใช้รอบ CPU ที่ความเร็วต่ำและมีค่าหน่วงเวลาที่ 2.8 ไมโครวินาทีเท่านั้น

ไดร์เวอร์ NVMe จะรับส่งข้อมูลกับ CPU ระบบโดยตรง ส่วน AHCI จะต้องสื่อสารผ่านชุดควบคุม SATA AHCI มีค่า IOPS (สัญญาณขาเข้า/ขาออกต่อวินาที) สูงสุดที่ 100K ในขณะที่ NVMe รองรับ IOPS กว่า 1 ล้านรายการ IOPS (Input/Output Operations Per Second อ่านว่าไอออพส์) เป็นเกณฑ์ชี้วัดประสิทธิภาพในการทำงานทั่วไปที่ใช้สำหรับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์

ฟอร์มแฟคเตอร์ NVMe SSD

NVMe SSD มีจำหน่ายหลายฟอร์มแฟคเตอร์ แต่ก็จะมีข้อจำกัดเฉพาะหากแยกเป็นประเภทการใช้งาน

    • ผลิตภัณฑ์ใช้งานส่วนบุคคล/ไคลเอนท์จะเลือกใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ BGA และ M.2
    • ศูนย์ข้อมูล/เซิร์ฟเวอร์จะใช้ฟอร์มแฟคเตอร์ M.2, U.2, U.3 และ EDSFF

นอกจากนี้ยังมีมาตรฐานและแนวทางการพัฒนาใหม่ ๆ ในกลุ่ม EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) ที่เน้นการปรับเปลี่ยนฟอร์มแฟคเตอร์และมาตรฐานการทำงานได้อย่างหลากหลายโดยอาศัยโปรโตคอลร่วมกัน (NVMe) อินเทอร์เฟซเหมือนกัน (PCIe) และใช้หน้าต่อ (SFF-TA-1002) ขาต่อและฟังก์ชั่นการทำงาน (SFF-TA-1009) ที่เป็นของตนเอง

Kingston NVMe SSDs

ตรวจสอบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบจากโควิด-19 ต่อธุรกิจของเราได้โดยคลิกที่นี่.