NVMe: giao thức cao tốc mới của ổ lưu trữ SSD
Ổ cứng thể rắn solid state drive (SSD) sau nhiều năm hoàn thiện và giảm giá thành, hiện ngày càng phổ biến hơn và sẽ nhanh chóng thay thế ổ đĩa cơ truyền thống (HDD) trong tương lai gần. Tuy nhiên, các ổ SSD mạnh mẽ này đang va phải “bức tường hiệu năng” do đa số các ổ SSD hiện có trên thị trường vẫn còn sử dụng giao tiếp SATA và giao thức mạch điều khiển AHCI chuẩn vốn được tạo ra để phục vụ nhu cầu truyền chép dữ liệu chậm hơn nhiều của các ổ cứng HDD truyền thống. Và như thế, mặc dù bản thân công nghệ SSD có tốc độ cực nhanh nhưng thực tế nó vẫn bị vướng lại, không thể khai thác hết sức mạnh bởi hiện tượng “thắt cổ chai” (bottleneck) băng thông của giao tiếp SATA.
Một số SSD cao cấp thế hệ sau này được thiết kế để tận dụng lợi thế của giao diện PCI Express (PCIe) tốc độ cao hơn SATA, việc sử dụng chuẩn giao tiếp của mạch điều khiển AHCI trên thiết kế bộ điều khiển vẫn chưa thể khai thác đầy đủ giao tiếp sức mạnh của PCIe. Tình hình càng thêm trầm trọng khi giao diện PCIe đã phát triển tới thế hệ thứ 3 với tốc độ nhanh như tia chớp. Vì thế, các nhà sản xuất đang trông chờ đặc tả mạch điều khiển NVMe thay cho AHCI để hoàn toàn loại bỏ các “nút cổ chai” vốn hạn chế tiềm năng thực sự của SSD.
NVMe là gì?
Ảnh: Internet. Thanks
NVM Express (NVMe) – viết tắt của cụm từ Non-Volatile Memory Express (bộ nhớ không biến đổi cao tốc), là một giao diện mạch chủ điều khiển (host controller) chuẩn hiệu năng cao dành cho các ổ cứng SSD có giao tiếp PCIe, cho phép cắm-và-chạy các SSD PCIe trên tất cả các nền tảng.
Nguyên mẫu đầu tiên của NVMe xuất hiện từ năm 2007. Lúc đó, một nhóm phát triển NVMHCI của hãng Intel được thành lập để nghiên cứu và phát triển giao diện NVMHCI nhằm mục tiêu loại bỏ những giới hạn băng thông của giao diện SATA và phát triển giao thức truyền thông AHCI. Khi nhóm hoàn thành và đưa ra giao diện kết nối với giao diện PCI Express dành cho ổ lưu trữ, phiên bản 1.0 của đặc tả này được phát hành vào năm 2011, sau đó là phiên bản cập nhật 1.2 vào năm 2014.
Lợi thế của NVMe: Độ trễ thấp
Ảnh: Internet. Thanks
Khi một bộ điều khiển AHCI thực thi một lệnh, một tác vụ đọc không lưu tạm thời (uncacheable) trên thanh ghi bộ nhớ (register) sẽ dùng mất 2.000 chu kỳ xử lý (cycle) của CPU và có 4 tác vụ đọc không thể lưu vào bộ nhớ đệm trên mỗi lệnh. Điều này đồng nghĩa với 8.000 chu kỳ xử lý của CPU, hoặc khoảng 2,5 millisecond độ trễ mỗi lệnh. NVMe sẽ không bị chậm như vậy vì nó trực tiếp liên lạc với CPU, do đó, bỏ qua tất cả các liên lạc không cần thiết vốn gây chậm trễ.
Lợi thế của NVMe: Hiệu năng cao
Ảnh: Internet. Thanks
Độ trễ thấp không phải là lợi thế duy nhất NVMe mang lại, vì giao tiếp này còn cung cấp chỉ số xuất nhập trên giây IOPS (Input/Output Operations Per Second) cao. NVMe có khả năng hỗ trợ lên đến 64K hàng đợi I/O queue xử lý các lệnh xuất nhập, với mỗi hàng đợi I/O hỗ trợ lên đến 64K lệnh, tận dụng đầy đủ khả năng đọc và ghi dữ liệu song song của công nghệ chip nhớ Flash NAND. Trong khi đó AHCI chỉ hỗ trợ duy nhất một hàng đợi I/O với tối đa 32 lệnh một hàng đợi, dẫn đến mức hiệu suất thấp hơn nhiều so với NVMe.
NVMe – chuẩn giao tiếp chủ đạo dành cho lưu trữ thời đại mới
Vốn có lịch sử nổi tiếng về các loại ổ đĩa quang, hãng Plextor đã nhanh chóng chuyển sang ổ lưu trữ dạng Flash và đã tạo được ấn tượng tốt trong lĩnh vực lưu trữ mới này. Plextor hôm 29-7-2016 cho biết hãng đã vạch sẵn lộ trình của các thế hệ sản phẩm ổ SSD PCIe NVMe.
Với các chipset Intel 9 Series và 100 Series hiện hỗ trợ NVMe và các hệ điều hành như Windows 8.1, Windows Server 2012 R2 trở lên, đi kèm với trình điều khiển NVMe tích hợp, các nhà sản xuất ổ lưu trữ SSD đã tung ra các sản phẩm NVMe SSD dành cho người tiêu dùng kể từ năm ngoái cũng như trong thời gian diễn ra hội chợ triển lãm công nghệ châu Á COMPUTEX Taipei đầu tháng 6-2016. Riêng hãng Plextor đã lên lịch sẵn sàng cung cấp dòng ổ SSD M8Pe NVMe vào tháng 8-2016.
Plextor giới thiệu dòng ổ SSD PCIe NVMe tại COMPUTEX Taipei 2016. (Ảnh: Internet. Thanks)
NVMe sắp trở thành chuẩn mực trong tương lai của giao diện chủ đạo dành cho lưu trữ, cùng những tiến bộ của công nghệ Flash NAND và NVMe cũng đang dần thể hiện sức mạnh trong nhiều giao diện khác nhau đa dạng như M.2, PCIe, U.2,… Như một nghiên cứu thị trường đã dự báo, NVMe sẽ thay thế AHCI trở thành chuẩn mới cho các dòng SSD chủ đạo trên thị trường trong 2017, và dự báo này cho thấy thời đại sắp tới của NVMe SSD.
Mời xem video:
MEDIA ONLINE
+ Ảnh do hãng Plextor cung cấp.
