O que é a TecnologiaSSD NVMe?

O que é a TecnologiaSSD NVMe?

Os benefícios do NVMe

A tecnologia NVMe oferece armazenamento superior, velocidade superior e compatibilidade superior. Como NVMe utiliza soquetes PCIe são transferidos 25 vezes mais dados do que o equivalente SATA. Além de mais dados, os comandos de NVMe são duas vezes mais rápidos do que os dos drivers AHCI. E também, as operações de entrada/saída por segundo do NVMe ultrapassam 1 milhão e são até 900% mais rápidas comparadas aos drives AHCI. O NVMe também se comunica diretamente com a CPU do sistema proporcionando incríveis velocidades devido à sua compatibilidade. As unidades com base em NVMe funcionam com os principais sistemas operacionais, independentemente do formato.

NVME LogoNVMe (Non-Volatile Memory Express) é uma interface e driver de comunicação que aproveita a maior largura de banda que o PCIe tem para oferecer. Ele foi projetado para aumentar o desempenho e a eficiência e, ao mesmo tempo, tornar interoperável uma ampla faixa de sistemas empresariais e de clientes. NVMe foi projetado para SSDs e se comunica entre a interface de armazenamento e a CPU do sistema usando soquetes PCIe de alta velocidade sem as limitações de formato.

O protocolo NVMe utiliza caminhos de dados paralelos, de baixa latência para a mídia central, como arquiteturas de processador de alto desempenho. Isso oferece um desempenho significativamente mais alto e latências mais baixas comparado aos protocolos SAS e SATA. NVMe pode suportar múltiplas filas de I/O, até 64K em cada fila com 64K entradas, o que permite que as tarefas de entrada/saída transfiram mais dados mais rapidamente do que os modelos de armazenamento anteriores utilizando drivers mais antigos como AHCI (Advanced Host Controller Interface). Como NVMe foi projetado especificamente para SSDs, ele irá eventualmente se tornar o novo padrão do setor.

Armazenamento SSD: Antes e Agora

Barramentos de dados transferem dados dentro de um sistema e quando os primeiros SSDs baseados em NAND apareceram ficou claro para o setor que era necessário um novo barramento e um novo protocolo.

  • Os primeiros SSDs eram relativamente lentos, o que tornava mais prático usar a infraestrutura de armazenamento SATA existente. Muito embora o barramento SATA tenha evoluído para 16Gbps, quase todas as implementações comerciais do barramento SATA permaneceram 6Gbps.
  • O rendimento total do PCIe 3.0 é de 16Gbps enquanto o PCIe 4.0 tem o dobro do rendimento do PCIe 3.0. Ele oferece até 16 pistas e pode transferir dados até 32.000MB/s enquanto o SATA III transfere apenas até 600MB/s.

A decisão de aproveitar uma tecnologia de barramento com uma largura de banda maior substituiu os protocolos SATA com tecnologia PCIe. O armazenamento PCIe chegou alguns anos antes do NVMe, mas como as soluções anteriores estavam presas no gargalo por protocolos de transferência mais antigos como SATA e AHCI, a nova tecnologia NVMe não pode ser usada em seu pleno potencial até recentemente.NVMe foi a solução para os gargalos já que remove as limitações oferecendo comandos de baixa latência e filas de 64K. As múltiplas filas permitem transferências mais rápidas de dados porque os dados são gravados nos SSDs de maneira dispersa usando chips e blocos ao invés de serem gravados em discos giratórios como discos rígidos.

Drivers de Comunicação: AHCI X NVMe

Os drivers de comunicação são usados pelos sistemas operacionais para informar dados aos dispositivos de armazenamento. Os drivers NVMe são mais rápidos do que os drivers AHCI, normalmente encontrados nas interfaces SATA.

  • NVMe foi projetado especificamente para SSDs com tecnologia flash, tornando-o mais rápido do que os drivers AHCI projetados para discos rígidos comuns com tecnologia de disco giratório.
  • Enquanto o NVMe possui filas de comando de 64K e pode enviar 64K comandos por fila, o AHCI possui apenas uma fila de comando podendo enviar somente trinta e dois comandos por fila.
  • Com drivers AHCI, os comandos utilizam altos ciclos de CPU com uma latência de 6 microssegundos, enquanto os comandos do driver NVMe utilizam baixos ciclos de CPU com uma latência de 2,8 microssegundos.

O driver NVMe comunica-se diretamente com a CPU do sistema, mas o AHCI precisa se comunicar com o controlador SATA. O AHCI tem IOPS (Input/Output Operations Per Second - Operações de Entrada/Saída por Segundo) de até 100 mil enquanto o NVMe tem IOPS acima de 1 milhão. IOPS (Input/Output Operations Per Second - pronuncia-se 'ai-ops') é uma medida comum de desempenho usada para determinar parâmetros de dispositivos de armazenamento de computador.

Formatos de SSD NVMe

Os SSDs NVMe vem em uma variedade de formatos, mas são específicos dependendo do caso de uso ou aplicação.

    • Produtos Pessoais/Clientes usam formatos BGA e M.2.
    • Aplicações em Data Center/Servidor usam formatos M.2, U.2, U.3 e EDSFF.

Existem padrões e iniciativas de desenvolvimento no EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) que oferecem uma série dinâmica de formatos e padrões que compartilham o mesmo protocolo (NVMe), a mesma interface (PCIe) e utilizam o seu próprio conector de borda (SFF-TA-1002), pinout (esquema elétrico) e funções (SFF-TA-1009).

Kingston NVMe SSDs

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