La interfaz de la unidad SATA puede ser reemplazada por NVMe 2.0 incluso en discos duros [Updated]

La interfaz de la unidad SATA puede ser reemplazada por NVMe 2.0 incluso en discos duros [Updated]

La interfaz de la unidad SATA puede ser reemplazada por NVMe 2.0 incluso en discos duros [Updated]

La organización NVMexpress anunció el estándar NVMe 2.0 la semana pasada, trayendo cambios significativos a la creciente interfaz de almacenamiento. Algunas de las nuevas características principales incluyen el espacio de nombres de la partición ZNS, el conjunto de comandos KV, la administración de Endurance Group, la definición de actualización de múltiples controladores y las características de mejora de apagado. Sin embargo, una adición notable que muchos observadores pasaron por alto es el soporte para discos duros mecánicos.

Nota: Mientras que SATA se utiliza para indicar el conector y también el protocolo de transporte (AHCI). NVMe, por otro lado, es el nombre del protocolo que utiliza principalmente el conector M.2. Cuando utilizo la palabra conector NVMe, considérelo como el primero.

Actuación

Los discos duros que aprovecharon principalmente la interfaz SATA ahora también se pueden emparejar con NVMe. En cuanto a por qué querría emparejar HDD con NVMe, la respuesta es bastante sencilla: velocidad. Si bien SATA III (6 Gbps) está limitado a 600 MB / s, las velocidades de NVMe 2.0 están determinadas principalmente por el estándar PCIe utilizado en paralelo. Incluso las unidades NVMe basadas en PCIe 2.0 x4 tienen un ancho de banda de 2000 MB / s.

Cortesía: Seagate

Con NVMe, los SSD se conectan a los sistemas host a través del bus PCIe. Esta conexión requiere un chip controlador, pero ya no necesita el controlador SATA / SAS (Figura 1), un movimiento que aumenta significativamente las tasas de transferencia secuencial debido a la eliminación de varias latencias de procesamiento y la constricción de la tubería SATA / SAS.

En cuanto a la cola de comandos, NVMe también tiene una gran ventaja. Si bien AHCI / SATA tiene una cola de comandos con una profundidad de 32 comandos y SAS con 256, NVMe puede tener hasta 65,535 colas con hasta 65,536 comandos por cola (infinitamente más). Esto aumenta significativamente la cantidad de instrucciones paralelas que se pueden ejecutar en una unidad NVMe. En el lado de la latencia, dado que las unidades NVMe están conectadas directamente a la CPU a través de los carriles PCIe, obtiene una reducción de latencia de 15 a 25 microsegundos.

Los SSD NVMe requieren menos ciclos de CPU para completar la misma cantidad de IOPS y usan aproximadamente un 33% menos de recursos de CPU que sus contrapartes AHCI / SATA. Esta reducción se logra, entre otras cosas, mediante la eliminación completa del requisito de traducción SATA / SCSI, así como la eliminación de una serie de controladores que las configuraciones AHCI generalmente requieren. Además de esto, las unidades NVMe tienen un 35% menos de consumo de energía (en promedio) que los conectores SATA / SAS tradicionales.

Flexibilidad

Las unidades NVMe vienen en una variedad de factores de forma, lo que refleja la naturaleza ubicua de la interfaz PCIe. Los tres tipos principales son:

  • AIC / CEM (tarjeta adicional / tarjeta electromecánica) es el factor de forma de propósito general para PCIe en diferentes tamaños y alturas que utilizan la mayoría de los SSD;
  • M.2, desarrollado para dispositivos móviles y portátiles, también se utiliza en centros de datos y por hiperescala
  • U.2 es el factor de forma de 2,5 pulgadas que constituye la mayoría de los SSD NVMe en la actualidad.

SAS tiene menos opciones de factor de forma que las unidades NVMe, pero se conecta a más tipos de dispositivos que NVMe. También le permite crear estructuras de almacenamiento por niveles con diferentes capas de almacenamiento en caché: una capa cálida que almacena los datos a los que se accede regularmente en medios más rápidos y una capa fría que utiliza almacenamiento magnético de alta capacidad y bajo costo.

Además de esto, las unidades basadas en SATA solo pueden realizar instrucciones de lectura o escritura a la vez. Para las unidades basadas en NVMe, las instrucciones de lectura y escritura se pueden ejecutar simultáneamente, aunque esto realmente no marcará una diferencia para los HDD dada la forma en que se leen y escriben los datos.

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