حافظه NVMe چیست؟

NVMe مخفف non-volatile memory express (رابط کنترل‌کننده‌ میزبان حافظه غیرفرار) یک اینترفیس ارتباطی برای حافظه‌های SSD است که توسط یک کنسرسیوم متشکل از شرکت‌هایی همچون اینتل، سامسونگ، سن‌دیسک، دل و سیگیت توسعه داده شده است؛ این پروتکل در حقیقت استفاده از باس PCIe را برای حافظه های SSD ممکن می‌سازد. NVM Express به نرم‌افزار و سخت‌افزار میزبان این امکان را می‌دهد تا از حداکثر موازی‌سازی در SSD‌های مدرن استفاده کنند. NVME processor 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.

کارکرد NVME

NVMe فرامین I/O (ورودی خروجی) و پاسخ‌های آن را در حافظه‌ مشترک روی اینترفیس PCIe در کامپیوتر میزبان می‌خواند. این اینترفیس از I/O‌های موازی و پردازنده‌های چند هسته‌ای برای رسیدن به توان عملیاتی بالا و کاهش پدیده گلوگاهی شدن پشتیبانی می‌کند. حافظه پر سرعت غیر فرار اینطور عمل می‌کند که کامپیوتر میزبان یک ردیف فرمان I/O را می‌نویسد و کنترلر nonvolatile memory express با برداشتن ردیف‌های I/O آن‌ها را اجرا کرده و فرامین انجام شده را بار دیگر به میزبان ارسال می‌کند.

درایو NVME

از آنجا که درایوهای ان وی ام ای به جای یک رابط کنترل کننده بر Laneهای 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 می‌باشند، ولی به طور بالقوه می‌توانند از ۱۶ خط PCIe بهره ببرند. درایوهای ان وی ام ای از مصرف برق کمتری به نسبت فناوری‌های قدیمی‌تر برخوردار هستند 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.

مزایای استفاده از NVME

از مزایای مهم nonvolatile memory express بهبود سرعت ورودی و خروجی و کاهش زمان تاخیر است. زمان تاخیر شاخصه‌ای است که نشان می‌دهد چه مدت زمانی طول می‌کشد تا یک هارد به یک دستور واکنش نشان دهد. کاهش این زمان تاثیر مستقیمی روی بالا رفتن سرعت هارد و سیستم خواهد گذاشت.

مهم‌ترین مزیت حافظه‌های ان وی ام ای سرعت بالای آن‌هاست که از فناوری ساخت آن نشأت می‌گیرد. فناوری به کار رفته در این هاردها نسبت به نسل‌های قبلی وسایل ذخیره‌سازی، بهبودهای قابل توجهی پیدا کرده است از جمله:

• استفاده از تکنولوژی Flash به جای Spinning Disk

• استفاده از مسیر PCIe به جای SATA
• افزایش چشم‌گیر تعداد صف‌های ورودی و خروجی (I/O)
• بهبود تکنیک Catching در حافظه های nvme.

 Catching

 فرآیندی ا‌ست که طی آن یک کپی از داده‌ها به‌شکل موقت در قسمتی از هارد ذخیره می‌شوند تا سرعت دسترسی به داده‌ها افزایش یابد و هارد مجبور نباشد برای دسترسی به داده، به آدرس اصلی داده مراجعه کند. این بهبودها در تکنولوژی ساخت حافظه داخلی nvme، سبب برتری این هاردها نسبت به هاردهای نسل قبل شده چرا که حافظه nvme، انرژی و زمان کمتری برای انجام Taskها مصرف می‌کند، سرعت بالاتری در دسترسی به CPU دارد و می‌تواند از ظرفیت هسته‌های چندگانه‌ی CPU استفاده کرده و فرامین دریافتی را به صورت موازی اجرا کند.

فرم‌فاکتورهای حافظه‌های NVMe

فرم فاکتورهای حافظه‌های nvme و ssd مجموعه‌ای از استانداردهاست که توسط تیمی متشکل از چند کمپانی مدیریت و پشتیبانی می‌شود. مهم‌ترین مدل‌های nvme شامل موارد زیر است:

M.2

 مرسوم‌ترین فرم‌فاکتور برای حافظه‌های NVMe محسوب می‌شود که با استفاده از کانکتور آن حداکثر تا چهار لین از PCIe3.0  یا PCIe4.0  می‌توان استفاده کرد.

U.2

این فرم‌فکتور با نام8639SFF- نیز شناخته می‌شود و حداکثر از ۴ لین PCIe بهره می‌برد. چنین فرم‌فکتوری را بیشتر در سرورهای کامپیوتری می‌توان یافت.

U.3

بر مبنای مشخصات U.2 توسعه داده شده و از کانکتور ۸۶۳۹ SFF- بهره می‌برد و  از یک کنترلر برای ترکیب SAS، SATA و NVMe بهره می‌برد. حافظه‌های U.3 با U.2 سازگار هستند اما امکان استفاده از حافظه U.2 در بستر U.3 فراهم نیست.

AIC

تقریبا تمام حافظه‌های NVMe اولیه از نوع HHHL AIC یا FHHL AIC بودند و از اینترفیس PCIe 2.0  و PCIe 3.0 بهره می‌بردند. یک حافظه HHHL AIC به درگاه PCIe سرور متصل می‌شود.

کاربرد NVME

• راهکارهای VPS (سرورهای مجازی خصوصی) نظیر  hosting provider YottaHost
• ابزارهای آنالیز  Big Data
• وب سایت ها، اپلیکیشن‌ها و دیتابیس‌ها

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.

پروتکل NVME

با توجه به اینکه تکنولوژی NVMe یک پروتکل جدید برای درگاه‌های استفاده در ذخیره‌سازی اطلاعات است و به‌صورت اختصاصی برای SSDها ساخته شده است، بیشتر شاهد استفاده از آن روی سرورها، کامپیوترها و لپ تاپ‌ها بودیم. در حالی که بسیاری از شرکت‌های ارائه دهنده خدمات هاستینگ و میزبان‌ها همچنان از درایوهای استاندارد قدیمی SSD و HDD استفاده می‌کنند، 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.

مناسب‌ترین انتخاب

اگر همچنان از زیرساخت‌های قدیمی درایوها در سازمان خود بهره می‌برید، شاید کم کم جای خالی مزیت‌های استفاده از تکنولوژی NVMe را احساس کرده باشید. مناسب‌ترین انتخاب برای راهکارهای اینترپرایزر و راهکارهای تحت وب سرعت بالاتر برای عملکرد بهتر می‌باشد. می‌توانید برای ارتقاء زیرساخت شبکه و دیتا سنتر خود از مشاوره همکاران ما در بخش فروش آی تی مارکت بهره ببرید و تجارب خود را با ما در میان بگذارید.

تفاوت‌های هارد NVME و SSD با هاردهای قدیمی

از تفاوت‌های مهمی که در تکنولوژی nvme نسبت به هاردهایی با فناوری گذشته وجود دارد، تفاوت در تکنولوژی ساخت و نحوه‌ی ارتباط با CPU است. تکنولوژی ساخت سیستم‌های قدیمی را بر پایه‌ Spinning Disk طراحی کرده بودند که بخش‌های مکانیکی زیادی را درگیر رسیدن به نقطه‌ Read یا Write می‌کرد و همین قطعات مکانیکی موجب کاهش سرعت هارد می‌شدند.

تکنولوژی NVME

اما هارد nvme از تکنولوژی Flash بهره می‌برد که بر پایه‌ قطعات الکترونیکی‌ست و تاثیر چشمگیری بر افزایش سرعت این هاردها دارد. هاردهای قدیمی به واسطه‌ SATA Controller با پردازنده در ارتباط بودند اما حافظه داخلی nvme بدون واسط و مستقیما با CPU در ارتباط هستند که این امر سرعت عمل بیشتری را در پی دارد.

دلیل استفاده از M.2

درصد زیادی از لپ‌تاپ‌ها، درگاهی برای اتصال حافظه non-volatile memory express ندارند و برخی از آن‌ها نیز در صورت وجود حافظه قابل تغییر نیستند (همانند مک‌بوک‌های جدید)؛ بنابراین حتما پیش از خرید این نوع حافظه برای لپ‌تاپ خود به پشتیبانی از M.2 در آن و نسخه‌ NVMe توجه کنید.

عوامل تاثیر گذار روی عملکرد حافظه

عوامل مختلفی مانند نوع کنترلر، تعداد و نوع واحد‌های NAND و تعداد مسیر‌های PCIe روی عملکرد حافظه تأثیر دارد. چندین مورد از تفاوت‌ها و توضیحات برخی از عوامل را شرح می‌دهیم:

•  حافظه‌های NVMe SSD دارای اتصال PCIe x4 سریع‌تر از انواع PCIe x2 هستند.

•   افزایش تعداد چیپ‌های NAND موجب افزایش مسیر‌ها و واحدهایی می‌شود که کنترلر برای توزیع و ذخیره‌ اطلاعات استفاده می‌کند. به‌همین‌ دلیل حافظه‌هایی با ظرفیت کمتر معمولا نسبت به حافظه‌های حجیم‌تر، کندتر هستند؛ حتی اگر از یک مدل باشند.

•  نوع چیپ‌های NAND مورد استفاده در حافظه نیز روی سرعت آن تأثیرگذار است. چیپ‌های SLC سریع‌تر هستند و سپس به‌ترتیب MLC و TLC قرار می‌گیرند و در نهایت نیز نوع QLC کمترین سرعت را دارد.

جمع بندی

 NVME برنده رقابت در بین حافظه‌های ذخیره‌سازی است. اگر به دنبال بهترین عملکرد ممکن هستید و بودجه کافی را دارید، NVME بهترین انتخاب برای شماست. تصمیم‌گیری در مورد اینکه آیا NVME برای شما مناسب است یا خیر، به نیازها و بودجه شما بستگی دارد. اگر به دنبال سریعترین و بهترین نوع حافظه ذخیره‌سازی موجود هستید و قیمت برایتان مشکلی ندارد، NVME انتخابی ایده‌آل است.

آی تی مارکت فروشگاهی کامل برای همه نیازهای دیجیتال شما است. ما تنوعی از محصولات مانند لپ‌تاپ، کامپیوتر، گوشی‌های هوشمند، تبلت، لوازم جانبی و … را با قیمتی مناسب و کیفیتی بالا ارائه می‌دهیم.