Dyski NVMe: jak działają i dlaczego warto je wybrać do serwera?

Dyski SSD NVMe to nowoczesne nośniki danych, które wykorzystują interfejs PCI Express do komunikacji z komputerem. Są znacznie szybsze i wydajniejsze niż tradycyjne dyski SSD, które korzystają z interfejsu SATA/SAS. W tym artykule dowiesz się, co to jest dysk SSD NVMe, jak działa, jakie ma zalety dla serwerów i jak wybrać najlepszy dysk SSD oparty o protokół NVMe do swojego serwera. 

NVMe to skrót od Non-Volatile Memory Express, co oznacza szybką pamięć nieulotną. Jest to standard, który określa, jak dyski SSD mogą komunikować się z komputerem za pomocą interfejsu PCI Express. PCI Express to szyna danych, która łączy różne podzespoły komputera, takie jak procesor, karta graficzna czy właśnie dysk. PCI Express oferuje dużo większą przepustowość i mniejsze opóźnienia niż SATA/SAS, co sprawia, że dyski NVMe są znacznie szybsze i wydajniejsze niż dyski SSD, nie korzystające z tego protokołu. 

Dyski SSD NVMe mają wiele zalet dla serwerów, które wymagają szybkiego i niezawodnego dostępu do danych. Oto niektóre z nich:  

• Szybkość: Dyski SSD NVMe oferują znacznie wyższe prędkości zapisu i odczytu danych niż dyski SSD SATA/SAS. Dyski SSD NVMe mogą osiągać prędkości do 7 GB/s, podczas gdy dyski SSD SATA do 600 MB/s a SAS do 2 400 MB/s. Dyski SSD NVMe mogą również obsługiwać znacznie więcej operacji wejścia/wyjścia na sekundę (IOPS) niż dyski SSD. Dyski SSD NVMe mogą osiągać do 1 miliona IOPS, podczas gdy dyski SSD SATA/SAS do 600 tysięcy IOPS. Dzięki temu dyski SSD NVMe mogą lepiej radzić sobie z dużymi i złożonymi bazami danych, aplikacjami w chmurze, analizą danych czy sztuczną inteligencją.  
• Wytrzymałość: Dyski SSD NVMe są bardziej wytrzymałe niż dyski SSD SATA/SAS, ponieważ mają mniejsze zużycie pamięci flash. Zużycie pamięci flash wynika z tego, że każdy blok pamięci flash ma ograniczoną liczbę cykli zapisu i odczytu, po których ulega degradacji. Dyski SSD NVMe mają lepsze algorytmy zarządzania pamięcią flash, które równomiernie rozkładają zapisy na wszystkie bloki, co wydłuża żywotność dysku. Dyski SSD NVMe mają również lepsze mechanizmy korekcji błędów, które zapobiegają utracie danych w przypadku uszkodzenia pamięci flash.  
• Zużycie energii: Dyski SSD NVMe zużywają mniej energii niż dyski SSD SATA/SAS, ponieważ mają mniejsze opóźnienia i wykorzystują interfejs PCI Express, który jest bardziej energooszczędny niż rozwiązania oparte na innych protokołach. Dyski SSD NVMe mają również funkcje oszczędzania energii, takie jak tryb uśpienia, który zmniejsza zużycie energii, gdy dysk nie jest używany. Dyski SSD NVMe mogą pomóc obniżyć koszty operacyjne serwerów. 

Przy swojej olbrzymiej ilości zalet dyski SSD NVMe dla serwerów mają również słabsze strony. Decydując się na ich wybór należy pamiętać, że oprócz opisanych wyżej zalet cechuje je także:  

• Wysoka cena: Dyski SSD NVMe są znacznie droższe niż dyski SSD oparte na interfejsie SATA/SAS lub dyski HDD. Cena za gigabajt pamięci w dyskach SSD NVMe może być nawet trzykrotnie wyższa niż w przypadku innych typów dysków.  
• Ograniczona kompatybilność: Dyski SSD NVMe wymagają specjalnego złącza M.2 na płycie głównej komputera lub kompatybilnych złącz w zatokach serwera, które nie są dostępne we wszystkich modelach. Ponadto, niektóre systemy operacyjne mogą nie obsługiwać dysków SSD NVMe bez dodatkowych sterowników lub aktualizacji.  
• Bezpieczeństwo czyszczenia danych: Aktualnie niewiele firm specjalizujących się w backupie i usuwaniu danych może poszczycić się certyfikowanymi możliwościami czyszczenia dysków SSD NVMe. Tym samym usługa ta jest nieporównywalnie droższa niż w przypadku dysków HDD czy SSD SATA/SAS. Dlatego też operatorzy, dla których bezpieczeństwo usuwania danych jest istotne powinni rozważyć dostępność tego typu usług dla ich architektury.   

Przy wyborze dysku SSD NVMe do serwera należy wziąć pod uwagę kilka czynników, takich jak:  

• Pojemność: Dyski SSD NVMe mają różną pojemność, od kilku GB do kilku TB. Pojemność dysku SSD NVMe zależy od ilości kości i rodzaju pamięci flash, która jest na nim zainstalowana. Pamięć flash może być jednopoziomowa (SLC), dwupoziomowa (MLC), trójpoziomowa (TLC) lub czteropoziomowa (QLC). Im więcej poziomów ma pamięć flash, tym większa pojemność pojedynczej kości, ale też niższa wydajność i trwałość. Przy wyborze pojemności dysku SSD NVMe należy uwzględnić zapotrzebowanie na dane serwera i przewidywany wzrost ilości danych w przyszłości.  
• Format: Dyski SSD NVMe mają różne formaty, które określają ich rozmiar i sposób montażu w serwerze. Najpopularniejsze formaty to M.2 i U.2/U.3/E3.S. Dyski SSD NVMe w formacie M.2 mają kształt małej karty, która jest wpięta w gniazdo na płycie głównej serwera. Dyski SSD NVMe w formatach U.2/U.3/E3.S mają kształt zbliżony do tradycyjnego dysku, który jest podłączony do serwera za pomocą kabla. Przy wyborze formatu dysku SSD NVMe należy sprawdzić, jaki typ złącz jest dostępny w serwerze.  
• Wydajność: Dyski SSD NVMe mają różną wydajność, która zależy od wielu czynników, takich jak prędkość, IOPS, opóźnienie, zużycie energii czy temperatura. Przy wyborze wydajności dysku SSD NVMe należy porównać parametry techniczne różnych modeli i wybrać ten, który najlepiej spełnia nasze wymagania. Niektóre dyski NVMe mają również dodatkowe funkcje, które mogą poprawić wydajność, takie jak bufor DRAM, pamięć podręczna SLC, oprogramowanie do optymalizacji czy monitoringu. 

Dyski SSD NVMe to z pewnością aktualnie najefektywniejsze masowe rozwiązanie do przechowywania danych w architekturze serwerowej. Szybkość i wytrzymałość gwarantują sprawne eliminowanie wąskich gardeł w przepustowości generowanych przez dyski HDD czy SSD opartych o wolniejsze protokoły. Z drugiej strony architektura bazująca na dyskach SSD NVMe to wciąż bardzo kosztowne rozwiązanie. I jak na razie nic nie wskazuje na to, by jego cena względem starszych rozwiązań miała znacząco się obniżyć. Również obsługa sieci i danych bazujących na dyskach SSD NVMe niesie ze sobą znacząco wyższy koszt, a niektóre jej elementy jak np. certyfikowane usuwanie danych mogą być nie tylko droższe, ale także dużo trudniej dostępne niż w przypadku innych rozwiązań.  
  
Jak widać, właściwy dobór dysku SSD NVMe nie jest zadaniem prostym, dlatego warto zdać się w tym wypadku na pomoc doświadczonych specjalistów i praktyków.   
Jeśli więc chcą Państwo wzbogacić swoją serwerownię o dyski NVMe lub kupić recertyfikowany serwer kompatybilny z dyskami NVMe, warto zrobić to u sprawdzonego i wiarygodnego dostawcy, jakim jest Hardware Direct: