خانه تکنولوژی ها HPE تکنولوژی NVMe چیست؟

logo

تکنولوژی NVMe چیست؟

NVMe چیست و چه مزایایی استفاده از آن بر روی سرورها خواهد داشت؟

وقتی به دنبال راهکارهای هاستینگ و سرور می گردید ممکنه به تکنولوژی NVMe برخورده باشید. درایوهای NVMe از بروزترین تکنولوژی ها برای انتقال سریعتر اطلاعات و ذخیره سازی آنها بهره گرفته است، ولی به راستی تکنولوژی NVMe چیست؟ و چرا باید از این نوع درایوها در سرور استفاده نمود؟

در این مقاله با نگاه تخصصی و عمیق به بررسی NVMe solid-state drives می پردازیم، و به مزایای استفاده از آن بر روی سرورهایی که از درایو NVMe در دیتابیس ها و اپلیکیشن ها بهره برده اند، می پردازیم.

 

تکنولوژی NVMe چگونه کار میکند؟

درایوهای SSD و درایوهای HDD استاندارد، از رابط های کاربری IDE و SATA برای اتصال به مادربوردهای سرور استفاده می کنند.

درگاه SATA به صورت اختصاصی برای حافظه های HDD طراحی شده است و یکی از رایج ترین اینترفیس ها برای اتصال به درایوهای SDD می باشد و طولی نکشید که فناوری موجود در SSDها توانست به حداکثر توان خود از طریق اتصال SATA برسند. ولی با توجه به محدودیت هایی که در سرعت انتقال داده ها از طریق درگاه SATA وجود داشت، نیاز به رابط دیگری برای SSDها احساس می شد. این راهکار، توسعه اینترفیس ها در SSDها، تکنولوژی به نام non-volatile memory express (NVMe) بود.

در سال ۲۰۰۹، بیش از ۹۰ کمپانی برای تسریع در تولید درایوهای NVMe فناوری تولیدات خود را ارتقاء دادند.

NVMe SSD دیسک در اصل همان Solid-state Drive با پروتکل متفاوت در اینترفیس خود می باشند. بجای استفاده از توان عملیاتی محدودی که در SATA وجود داشت، توسعه دهندگان به ساخت پروتکل جدید در بخش Interface کارت های PCI Express برای تسریع عملکرد باس پرداختند.

 

 

نسل اول درایوهای NVMe طوری طراحی شده بودند که توسط مدل های رابط PCIe2.0 یا PCIe3.0 به عنوان کارت های افزودنی و از طریق سوکت PCIe به مادربرد سرور و یا کامپیوتر متصل شوند. همچنین در آن زمان کمپانی ها به تولید NVMe درایو های “۲٫۵ با گلوگاه های U.2 یا U.3 برای اتصال به motherboard پرداختند. امروزه بیشتر SSDها به تکنولوژی NVMe، با کانکتور SATA Express و پروتکل M.2، مجهز می باشند.

فناوری NVMe چیست؟

تکنولوژی NVMe (non-volatile memory express) یک رابط کاربری برای دسترسی به فلش مموری استفاده شده در SSDها می باشد. همانطور که در قبل نیز به آن اشاره شد درایوهای NVMe برای اتصال از باس PCIe، که وجه تمایز NVMe جدید و تکنولوژی استفاده شده قدیمی می باشد، بهره می برند. NVMe به صورتی ارتقاء پیدا کرد تا بتواند با کمترین زمان تاخیر که توسط PCIe و تکنولوژی SSD ارائه شده است، کمترین تاخیر در پردازش را به ارمغان بیاورد.

استفاده از PCIe باس این امکان را فراهم آورده تا NVMe درایو ها بتوانند از عملیات ورودی/خروجی بر ثانیه (IOPs) بالاتری به نسبت درگاه ATA استفاده شده در درایوهای قدیمی، برخوردار باشند.

قبل از اختراع تکنولوژی NVMe، فناوری SAS (Serial Attached SCSI) استفاده می شد که سریعترین در نوع خود بود. اینترفیس SAS-3 میتوانست توان عملیاتی ۱۲G ارائه دهد که در اصل، حالت ارتقاء یافته رابط ۶Gbps ارائه شده توسط اینترفیس SATA می باشد.

 

با بهره گیری از پیکره بندی ۱۶-lane PCIe، درایوهای NVMe توانستند توان ۱۶ گیگابیت بر ثانیه را برای انتقال اطلاعات ارائه دهند. هر چند ارتقاء سرعت در IOPs یکی از پیشرفت ها در فناوری NVMe محسوب می شود.

بر خلاف فناوری SATA که توان مدیریت صف دستورات در آنها ۳۲ دستور بصورت همزمان است و در SAS میزان ورودی/خروجی دستورات ۲۵۴ دستور می باشد، در تکنولوژی NVMe هر ۶۴۰۰۰ دستور ورودی در صف بصورت همزمان و بدون تاخیر زمانی پردازش میگردند.

از آنجا که درایوهای NVMe به جای یک رابط کنترل کننده بر Lane های PCIe استوار است، این خصیصه آن را به یک تکنولوژی مقیاس پذیر تبدیل کرده است. در حال حاضر، NVMe SSDهای موجود در بازار مصرف از ۴ Lane برخوردار می باشند، ولی بطور بالقوه میتوانند از ۱۶ خط PCIe بهره ببرند.

درایوهای NVMe از مصرف برق کمتری به نسبت فناوری های قدیمی تر برخوردار است و میتواند در زمان حجم کار بالا، بر روی حالت کم مصرف تعریف شود و تا ۹۷% مصرف انرژی را در حالت بیکار کاهش دهد.

در زمان ارتقاء NVMe، متخصصین پشتیبانی کامل از دستورات امنیتی که در اینترفیس های SCIS، ATA و ACS استفاده شده است را تضمین کردند.

چرا بهره گیری از NVMe توصیه می شود؟

از جمله مزیت های استفاده از تکنولوژی NVMe در سرورهای اچ پی ای نسل ۱۰:

  • کمتر شدن Bottleneckها در سرورها
  • عملکرد بالاتر
  • بهبود تجربه کاربری و عملیاتی بهتر

تمامی کسب و کارها به نوعی برپایه اطلاعات استوار هستند و این اطلاعات از طریق وب سایت یا اپلیکیشن های مبتنی بر وب و انواع مختلف محصولات در این شاخه در دسترس مشتریان قرار می گیرد. به همین خاطر ممکن است، به علت حضور زیاد کاربران و درخواست های زیاد سرورهای استاندارد که از درایوهای SSD یا HDD بهره می برند، دچار اختلال برای سرویس دهی شوند.

Bottleneck ها عموماً باعث ایجاد سرعت دسترسی کندتر به داده ها، سرعت پایین لود در وب سایت و در نتیجه، تجربه کاربری ضعیفی به همراه خواهد داشت. به دلیل محدودیت هایی که هارد دیسک های قدیمی بوجود می آورند، ممکن است بخش زیادی از مشتریان خود را از دست بدهید.

ارتقاء سرور به NVMe باعث رفع این مشکل و در نتیجه سرعت Read/Write بالاتر و افزودن میزان سرعت لود صف های اطلاعاتی می شود و عملکرد قابل اطمینانی برای کاربران و کارمندان فراهم می آورد.

مقایسه NVMe با درایوهای HDD

در مقایسه های انجام شده، تکنولوژی NVMe درایوها فراتر از درایوهای HDD می باشند. هرچند تکنولوژی بکار رفته در درایوها تفاوت چشمگیری ایجاد کرده است، با این حال عملکرد IOPs ها در درایوها وابستگی مستقیم به چندین عامل دارد از جمله CPU و حافظه که در کامپیوتر و سرور استفاده شده است.

درایو HDD با درگاه SATA بین ۴۰ تا ۸۰ IOPs اطلاعات ارسال میکند و سرعت خواندن/نوشتن آن حدود ۲۴۰ مگابیت بر ثانیه می باشد. درایو های NVMe PCIe می تواند بیشتر از ۳۰۰۰۰۰ IOPs ارسال و سرعت خواندن/نوشتن نزدیک به ۲ گیگابیت بر ثانیه ارائه دهد.

خوشبختانه امروزه دیگر هارد درایوهای گردشی مرسوم نبوده و بیشتر شرکت های ارائه دهنده سرویس های هاست مجهز به SSD شده اند. البته هنوز برخی شرکت های هاست در کنار SSDهای خود HDDهای هیبریدی را نیز ارائه می دهند. هر چند هارد دیسک های هیبریدی در مقایسه با HDDهای سنتی پیشرفت قابل توجهی داشته اند، با این حال، در NVMe ها نتایج عملکرد بسیار متفاوت می باشد.

فناوری NVMe در مقایسه با SDDها

چطور میتوان NVMe با تکنولوژی SSD مقایسه کرد؟ در SSDهای SATA اورجینال با رابط کاربری ۳Gbps ، سرعت انتقال input/output 5000 تا ۸٫۶۰۰ پیشنهاد شده است و در اینترفیس ۶Gbps SATA، در حالی که درایوهای SSD قابلیت انتقال ۶۰٫۰۰۰ تا ۱۰۰٫۰۰۰ IOPs را دارا می باشند.

در یک آزمایش ساده benchmark، NVMe ها ۶۰۰% بهتر از SATA SSDها عملکرد داشتند، که این عملکرد ۶ برابری، قابل توجه می باشد.

سرعت کلی read/write تنها یکی از فاکتورهای مهم می باشد. درایوهای دارای NVMe در برابر SATA SSD ها، صف های دستوری بیشتری را مدیریت می کند. فناوری NVMe میتواند حداکثر ۶۴۰۰۰ دستور ورودی و SATA SSDها تنها تا ۲۵۴ دستور ورودی را مدیریت کنند. SATA SSD ها به محدودیت خود رسیده اند و نمی توانند از این سریعتر عمل کنند، این مسئله در SSDهای استاندارد هم مشهود می باشد چون در آنها نیز از درگاه SATA و SAS استفاده شده است. این در حالیست که هنوز NVMe ها با این میزان حجم کاری هنوز به آستانه خود نزدیک هم نشده اند.

 

 

تنها محدودیت موجود در درایوهای solid state استفاده از تکنولوژی NAND که نوعی حافظه فلش است، می باشد. بدلیل تقاضای بالا برای حافظه فلش، کمپانی ها در حال تلاش برای ارتقاء در فناوری NAND می باشند و در صورت ارتقاء میتوان شاهد جهشی بزرگ در رابط NVMe باشیم.

در سال های آینده میتوان انتظار یک پیشرفت شایان در عملکرد و سرعت درایوهای NVMe در مقایسه با SSDها باشیم.

چه کسی بیشترین استفاده را از درایو NVMe میبرد؟

درایوهای NVMe به شکل های متفاوتی در بازار ارائه می شوند، در لپ تاپ ها، کامپیوترها و سرورها از این تکنولوژی بهره برده اند. این امر در صورتی امکان پذیر است که لپ تاپ یا کامیوتر شما امروزی و دارای بخش درایو NVMe باشد. با این حال بیشترین بهره را سرورها از این تکنولوژی می برند.

سرورها اکثراً به عنوان پایگاه داده برای اپلیکیشن ها بکار گرفته می شوند مانند برنامه های SaaS و دیگر راهکارهای تحت وب. عملکرد سرور بر عملکرد نرم افزار ها یا اپلیکیشن های مختلف تأثیر مستقیم دارد. هر سرور از راهکارهای ذخیره سازی سریع بهره میبرد. با ارائه سرعت بالا در IOPs، سرورها از سرعت عملکردی بالاتر برخوردار می شوند.

استفاده از SSD درایوهای دارای تکنولوژی NVMe، سرور را برای استفاده برنامه های، اپلیکیشن ها و اطلاعات سنگین مناسب تر کرده است. منابعی که با لود بار کاری حجیمی روبرو هستند نیاز به انجام هزاران عملیات در ثانیه خواهند داشت. تکنولوژی NVMe در حال حاضر مناسب ترین راهکار برای تضمین عملکرد راحت تر اپلیکیشن ها می باشد.

در صورتی که نیاز سازمان شما تنها فضای ذخیره سازی اطلاعات می باشد و به منابع سنگینی از اپلیکیشن ها نیاز ندارید، نیاز به صرف هزینه برای درایو های NVMe نخواهید داشت. SSDها گرانتر هستند وگنجایش کمتری به نسبت HDDها دارند. در صورتی که نیاز به فضای ذخیره سازی اطلاعات دارید و نمی خواهید هزینه زیادی صرف کنید می توانید از HDD ها یا HDD Hybrid استفاده کنید و سرور خود را به ذخیره ساز تبدیل نمایید.

در صورتی که نیاز به سرعت بالا در انتقال اطلاعات دارید بهتر است  در سرور خود از NVMe بهره ببرید. در برخی موارد که نیاز به دسترسی به اطلاعات سنگین هست ممکن است شاهد بروز مشکلاتی (Bottleneck) باشید در این حالت پیشنهاد می شود از درایوهای NVMe استفاده کنید.

کاربرد NVMe :

  • راهکارهای VPS (سرور های مجازی خصوصی) نظیر hosting provider YottaHost
  • ابزارهای آنالیز Big Data
  • وب سایت ها، اپلیکیشن ها و دیتابیس ها

در نهایت کاربران انتظار دارند در زمان استفاده از برنامه شاهد سرعت لود بالا باشند و این عمل تاثیر بسیار زیادی بر تجربه کاربری مناسب، رضایت کاربر، فروش بهتر و ارتقاء سازمان و کسب و کار شما دارد.

با توجه به اینکه تکنولوژی NVMe یک پروتکل جدید برای درگاه های استفاده در ذخیره سازی اطلاعات می باشد و بصورت اختصاصی برای SSDها ساخته شده است، بیشتر شاهد استفاده از آن بر روی سرورها، کامپیوترها و لپ تاپ ها بودیم. در حالی که بسیاری از شرکت های ارائه دهنده خدمات هاستینگ و میزبان ها همچنان از درایوهای استاندارد قدیمی SSD و HDD استفاده می کنند، نیاز به ارتقاء در زیر ساخت خود را به استاندارد بعدی NVMe احساس کرده اند. حتی شاهد این ارتقاء در بسیاری از کامپیوترها به فناوری NVMe هستیم.

اگر همچنان از زیرساخت های قدیمی درایوها در سازمان خود بهره میبرید، شاید کم کم جای خالی مزیت های استفاده از تکنولوژی NVMe را احساس کرده باشید. مناسب ترین انتخاب برای راهکارهای انترپرایز و راهکارهای تحت وب سرعت بالاتر برای عملکرد بهتر می باشد. میتوانید برای ارتقاء زیرساخت شبکه و دیتا سنتر خود از مشاوره همکاران ما در بخش فروش شرکت نتسا بهره ببرید و کانفیگ های خود را ارسال نمایید.

محصولات مرتبط

دیدگاه خود را ارسال کنید