NVM Expres یا NVMe یک معماری جدید، سریع و بهینه برای ارتباط کامپیوتر ها با حافظه های ماندگار (Non-Volatile Memory) یا همان دیسک های سخت است. از آن جایی که نیاز شرکت ها و همچنین کاربران خانگی به سرعت خواندن و نوشتن روی دیسک سخت هر روزه افزایش می یابد، حافظه NVMe سعی دارد تا تمام انواع حافظه های ماندگار (چه حافظه های NAND و چه SSD ها) را از طریق درگاه های PCI (که بسیار سریع تر از درگاه های قدیمی تر SATA هستند) به دستگاه های میزبان (معمولاً کامپیوتر ها) متصل کند.
NVMe یک استاندارد موفق محسوب می شود و می تواند جایگزین خوبی برای پروتکل های دیگر باشد. این گزینه به کاربر اجازه می دهد فرمت ۲٫۵in درایوهای حالت جامد را از طریق کانکتور U.2 در بدنه کارت مورد استفاده قرار دهد. البته کارت های مجهز شده به NVMe را می توان در یک فرمت آرایه ای قرار داد. در حقیقت، کارت هایی که فرمت NVME را دارند می توان به آرایه ای از کنترلرها اضافه کرد. با اینحال، هر محصول آرایه ای که بخواهد از مزایای حافظه NVMe استفاده کند به سخت افزار کنترل کننده نیاز خواهد داشت.
حافظه NVMe استاندارد جدیدی برای حافظه های SSD بسیار سریع است. این گزینه می تواند عملکرد قابل توجهی نسبت به سایر پروتکل ها داشته باشد. افزایش استفاده از فضای ذخیره سازی فلش در سال های اخیر به یک موضوع رایج تبدیل شده است. این گزینه عملکرد بهتری نسبت به سایر گزینه های موجود دارد.
NVMe موارد متعددی را در لیست بهینه سازی خود دارد، از جمله پهنای باند و تعداد پردازشگر های خواندن/نوشتن دیسک ها، و همچنین تاخیر آن ها. به عنوان مثال یک رابط SATA حداکثر می تواند ۲۰۰ هزار پردازشگر IO داشته باشد، در حالی که این عدد در NVMe به یک میلیون می رسد. از آن جایی که NVMe از PCI Express و ساختار هایی مانند RDMA و کانال های فیبری استفاده می کند، می تواند پهنای باندی بسیار بیشتر از SATA یا SAS ارائه دهد.
بنابراین انتظار می رود که تکنولوژی حافظه در آینده نزدیک سرعت خواندن کمتر از یک میکروثانیه ارائه دهد، و این بدان معنی است که سرعت ارتباط هارد دیسک با نرم افزار های کامپیوتر نیز به کمتر از ۱۰ میکروثانیه خواهد رسید. حافظه NVMe یک معماری کامل، و شامل تمام لایه های نرم افزار و سخت افزار می باشد.
مزایای پروتکل NVMe
پروتکل NVMe اساساً برای ارتباط با حافظه های پایدار (NVM) مانند حافظه های فلش NAND امروزی، و حتی نسل آینده تکنولوژی های NVM طراحی شده است. بنابراین، محدودیت های واسط های دیسک سخت را ندارد. مثلاً دستگاه های SAS امروزی و یا دستگاه های مبتنی بر SATA می توانند در هر صف دستور، به ترتیب ۲۵۶ و ۳۲ دستور جای دهند. ممکن است این تعداد برای تکنولوژی های هارد دیسک کافی باشد، ولی واضح است که جوابگوی سرعت تکنولوژی های امروزی (و آینده) NVM را نخواهد داشت.
در حالی که NVMe از ۶۴ هزار دستور در هر صف پشتیبانی می کند و ۶۴ هزار صف نیز دارد! این صف ها به صورتی طراحی شده اند که دستورات ورودی/خروجی و پاسخ های مربوط به آن ها همگی بر روی یک هسته CPU اجرا می شوند. بنابراین می توان از قابلیت های پردازش موازی CPU های چند هسته ای نیز بهره گرفت.
همچنین چون هر برنامه یا رشته (Thread) می تواند صف دستو مخصوص به خود را ایجاد کند، نیازی به I/O Locking نیست. حافظه NVMe همچنین از MSI-X و Interrupt steering نیز پشتیبانی می کند و با جلوگیری از ایجاد ترافیک شدید بر روی CPU به سیستم ها اجازه گسترش پذیری فوق العاده ای را می دهد.
یکی از موارد کلیدی پروتکلی است که برای هدف قرار دادن فضای ذخیره سازی بر روی دیسک مورد استفاده قرار می گیرد. در این میان SAS (بر اساس مجموعه ای از دستور های SCSI) و SATA (بر اساس مجموعه دستورات ATA) پروتکل تاریخی توسعه یافته برای رسانه های مکانیکی می باشند. آنها ویژگی های لازم برای استفاده از مزایای موجود در رسانه های فلش را ندارند. به همین خاطر، صنعت رایانه به دنبال فائق آمدن بر چنین مشکلاتی بر آمد و تلاش کرد استانداردهای جدیدی با نام NVMe(non-volatile memory express) ایجاد کند. این استاندارد برای فلش ساخته شد و مزایای عملکردی متعددی دارد. حافظه NVMe استانداردی بر اساس PCIe است و برای معماری حافظه فیزیکی ساخته شده است. تامین کنندگان، هر کدام پروتکل هایی را برای مدیریت ترافیک توسعه داده اند.
مزایای کلیدی NVMe در برابر SATA و SAS
به طور خلاصه، NVMe می تواند پهنای باند بیشتری نسبت به SAS و SATA فراهم آورد. SATA می تواند توان عملیاتی ۶Gbps و ۶۰۰Mbps را فراهم کند. این در حالیست که SAS توان عملیاتی ۱۲Gbps و ۸Gbps را فراهم خواهد کرد. استاندارد ذخیره سازی حافظه NVMeمشخصه و ویژگی عملکرد انتقال داده ای شبیه PCIe نسل سوم را دارد. به همین خاطر پهنای باند آن برای هر خط حدود یک گیگا بایت در ثانیه خواهد بود.
NVMe به گونه ای ساخته شده است که می تواند صف های بیشتری را نسبت به SAS و SATA مدیریت کند. در این گزینه امکان مدیریت ۶۵۰۰۰ صف و ۶۵۰۰۰ فرمان عمق صف وجود دارد. این موضوع بدین معناست که در فضای ذخیره سازی مجهز شده با NVME نباید عملکرد کاهش پیدا کند.
کاربردهای کلیدی NVMe
به طور خلاصه، می توان چنین گفت که NVMe عملکرد بسیار خوبی برای فضای ذخیره سازی فلش نسبت به SAS و SATA ارائه می کند. توانایی آن برای مدیریت تعداد زیادی از صف ها و دستورات مرتبط با آن باعث شده است این گزینه برای برنامه هایی همچون پایگاه داده ها و برخی عملیات وب مناسب باشد.
اگرچه این گزینه بیشتر به عنوان فناوری فلش سرور استفاده می شود اما به زودی شاهد کاربرد آن در زیرساخت های فوق همگرا(hyper-converged) و فضای ذخیره سازی اشتراکی خواهیم بود.
در صورتی که نیاز به هاست پر سرعت دارید می توانید از بسته های هاست پر سرعت ما بازدید فرمایید ، سرویس های هاست پر سرعت رایان پرتو با استفاده از سخت افزار با کیفیت ، استفاده از هارد NVMe و استفاده از وب سرور قدرتمند LiteSpeed باعث بازدهی حداکثری سایت شما خواهد شد.