NVMe – tor wyścigowy Formuły 1 w centrach danych

Szybki rozwój technologii zwiększa również wymagania, które stoją przed firmami oraz infrastrukturą IT, z której korzystają. Do niedawna zarządzający centrami danych budowali swoje systemy w podobny sposób, niezależnie od tego, czy były to serwery aplikacji, macierze dysków czy zaplecze usług SaaS. Jednak upowszechnienie sieci 5G, urządzeń IoT czy coraz większa potrzeba wdrażania technologii związanych z edge computingiem, wymusza zwiększanie wydajności centrów danych przy jednoczesnym uwzględnieniu zagadnień związanych ze zrównoważonym rozwojem. Jedną z modernizacji, która może przynieść wymierne korzyści, jest zastosowanie technologii NVMe. Co zmienia i jakie przedsiębiorstwa mogą na tym najwięcej skorzystać? 

Jednym z wąskich gardeł infrastruktury serwerowej są dyski HDD, które nie przesyłają danych do jednostki obliczeniowej wystarczająco szybko. Wówczas nawet serwery z mocnymi procesorami i posiadające pojemny RAM nie mają możliwości przetwarzania danych w optymalny sposób.

W przypadku infrastruktury, której celem jest wyłącznie przechowywanie informacji, nie jest to znaczący problem. Jednak tam, gdzie konieczne są operacje na danych, ich szybkie przetwarzanie, a tym samym wydajność zapisu i odczytu poszczególnych bloków jest kluczowa – może to znacząco wpływać na efektywność całego systemu.

Nowy protokół na nowe wyzwania

W samych pamięciach masowych wąskim gardłem okazał się ich port komunikacyjny. Wydajność protokołu transmisji SATA (pierwotnie opracowanego dla dysków twardych) w zestawieniu z dyskami SSD opartymi na pamięci flash pozostawia wiele do życzenia. Nowe możliwości stworzył protokół PCI Express. Technologia NVMe (Non-Volatile Memory Express –„nieulotna pamięć typu express”) dostępna jest już wyłącznie dla SSD i różnice w wydajności są znaczące. Stanowi jedyny protokół, który może spełnić oczekiwania związane z wielkimi zbiorami danych czy wymagających środowisk firmowych, w tym nowoczesnych ekosystemów obliczeniowych i magazynów danych w chmurze. Coraz więcej klientów korzystających z usług chmurowych oczekuje czegoś więcej niż tylko możliwości odczytu/zapisu. Zastosowanie technologii NVMe ma znacznie w wielu obszarach, od transkodowania w chmurze po wymagające zastosowania gamingowe.

SSD jako bolid Formuły 1

Aby zrozumieć różnicę między interfejsami NVMe i SATA, można pomyśleć o nich jako o torach wyścigowych ze względu na to, że stanowią ścieżkę, po której dane płyną z SSD do procesora. W tym porównaniu SSD jest bolidem Formuły 1, podczas gdy tradycyjne dyski HDD przypominają raczej rodzinny sedan, który ma już swoje lata. Droga, którą płyną dane, stanowi ograniczenie dla szybkości SSD. Bolid Formuły 1, który jedzie po torze wyścigowym (NVMe) może rozwinąć swoją pełną prędkość. Ten sam pojazd na starej asfaltówce (SATA) będzie jechał znacznie wolniej.

Dlaczego NVMe w centrum danych odgrywa ważną rolę?

Wymiana dysków HDD na SSD wiąże się z pewnym kosztem początkowym, jednak wzrost efektywności serwerowni oraz zmniejszenie zużycia energii sprawia, że jest to opłacalna inwestycja. Zmiany można wprowadzać stopniowo, a różne urządzenia (dyski twarde, SSD SATA i SSD NVMe) mogą być wykorzystywane do odpowiednich dla nich zastosowań. Przy efektywnym zarządzaniu może to pomóc uzyskać maksymalną wydajność w ekonomiczny sposób.

Korzyści z przejścia na technologię NVMe obejmują wyższe prędkości i wiele jednoczesnych strumieni danych, co pozwala na pełne wykorzystanie mocy procesora i karty graficznej. Technologia NVMe wykorzystuje również wiele formatów (w tym złącza M.2, U.2 i EDSFF), co czyni ją uniwersalną dla wielu platform pamięci masowej, od serwerów po macierze pamięci flash.

Umożliwia podział i uproszczenie przesyłu danych, dzięki czemu są one zapisywane jednocześnie. Nowe protokoły PCIe oraz NVMe zdecydowanie zwiększają wydajność przechowywania, porządkowania i uzyskiwania dostęp do danych bez utraty wydajności, dzięki eliminacji wąski gardeł i ograniczeń typowych dla starszych protokołów.

Dyski NVMe SSD dla przedsiębiorstw obejmują ulepszenia w zakresie jakości usług w odniesieniu do oprogramowania układowego i sprzętu. Dysk NVMe SSD z dobrą jakością usługi zapewnia przewidywalne prędkości operacji wejścia/wyjścia oraz czasy opóźnień, dzięki którym aplikacje mogą pracować z pożądaną wydajnością dla programistów, od samego początku aż po interfejs użytkownika.

Kto przede wszystkim skorzysta na NVMe?

Branże takie jak ochrona zdrowia, finanse czy telekomunikacja polegają na wyjątkowo szybkich komputerach o wysokiej wydajności i niskich opóźnieniach. Przedsiębiorstwa telekomunikacyjne i podmioty ochrony zdrowia wykorzystują technologię NVMe do szybkich i skomplikowanych obliczeń. W branży finansowej technologia NVMe służy jako dodatkowa pamięć masowa, która pozwala przyspieszać wysoką liczbę transakcji. Skorzystają na niej również właściciele biznesów e-commerce, dostawcy rozwiązań w modelu SaaS czy wydawcy popularnych portali. Dzięki szybkiemu dostępu do danych analitycy biznesowi mogą podejmować decyzje w czasie rzeczywistym.

NVMe przyspieszy przetwarzanie danych wrażliwych na opóźnienia oraz w innych obszarach, jak analiza wielkich zbiorów danych w czasie rzeczywistym czy wymagające środowiska bazodanowe. Pozwala to na przyspieszenie działania istniejących aplikacji, które wymagają wyższych prędkości, a jednocześnie otwiera drogę dla nowych zastosowań i możliwości przetwarzania danych w czasie rzeczywistym, jak w centrach danych lub na „brzegu” najnowszych technologii.

Robert Sepeta, Business Development Manager w Kingston Technology w Polsce