سوالی دارید ؟ همین حالا از کارشناساس بپرسید (کلیک کنید) پیوستن به کانال تلگرام
شنبه تا چهارشنبه : 9:00 - 17:30
پنجشنبه : 9:00 - 13:00
88750650
Tell
خیابان صابونچی - ایازی - پلاک19
Address

NVMe SSD

افزایش سرعت سرور با هارد NVMe

دنیای درایوهای ذخیره سازی چند سالی هست دستخوش تغییرات جذابی شده و روز به روز اتفاقات و اخبار جدیدی به گوشمان می‌رسد. در این بین اصطلاح NVME بیشتر سر زبان‌ها افتاده و یکی از علامت سوال‌های امروز علاقمندان دنیای فناوری شده است. بالاخره این تکنولوژی چیست و چه فرقی با سایر تکنولوژی‌ها دارد؟
 تا به امروز تکنولوژی‌های زیادی در دسته‌های HDDها و SSDها معرفی شده‌اند. بعضی از آنها موفق و به تولید انبوه رسیده‌اند و بعضی از آنها در حد آزمایشگاهی رها شدند. جدای از این مسائل قبل از اینکه درایوهای SSD معرفی شوند اغلب استانداردها و تکنولوژی‌ها در قسمت ذخیره سازها، برای کار با HDDها معرفی و به کارگیری شدند و سال‌های متمادی از پروتکل‌هایی مثل AHCI جهت ارتباط با دیسک‌ها استفاده گردید و حتی تا چند سال اول حافظه‌های SSD هم از همین پروتکل جهت ارتباط با رم و پردازنده استفاده میکردند در حالی که AHCI و چنین پروتکل‌هایی جهت ارتباط با درایو های ذخیره سازی کند طراحی شده بودند و واقعاً نیاز به زیرساخت و پروتکل جدید احساس می‌شد. هرچقدر هم شما SSD پرسرعت داشته باشید با بستر تکنولوژی ارتباطی ضعیف نمی‌توانید حداکثر بهره‌وری مورد لزوم را دریافت نمائید. و کماکان جهت ارتباط با رم و پردازنده نمی‌تواند تمام قدرت و سرعت خود را بکار گیرد.
 ضمناSSDها از باس‌های ارتباطی SAS ، SATA یا Fibre Channel جهت ارتباط با سیستم‌های قدیمی استفاده می‌کردند که برخی از آنها مثل SATA بیشتر جهت استفاده در سیستم‌های خانگی طراحی شده بودند و سرعت خروجی آن‌ها محدود به SATA بود.
Image
Image
Image
Image
 قبل از اینکه استاندارد و پروتکل هارد NVMe معرفی شود، تجهیزات ذخیره سازی زیادی معرفی شدند که از باسPCI Express جهت اتصال به سیستم و ارتباط مستقیم با پردازنده ساخته شدند ولی هیچ کدام استاندارد نبود و برای اینکه سیستم عامل‌ها بتوانند از آنها استفاده کنند، بایستی درایور آنها هم نصب می‌شد و وابسته به شرکت سازنده بود که برای در دسترس بودن آنها چه راهکارهایی را معرفی می‌کند تقریباً مثل یک هارد اکسترنال بود که برای استفاده از آن می‌بایستی شرایط خاصی می‌داشتید. همه اتفاقات فوق و سردرگمی برندهای سازنده باعث شد تا با همکاری همدیگر و تشکیل سازمان و گروه هم‌پیمان موسوم به NVM Express Work Group در سال ۲۰۱۴ اقدام نمایند و برای این دسته جدید از SSD‌ها استاندارد بین المللی تعیین نماید تا همه برندها موظف به استفاده از آنها شوند
بنابراین از سال ۲۰۰۷ شرکت Intel استاندارد جدیدی برای حافظه‌های غیر فرار (non-volatile) طراحی و معرفی کرد تا سال ۲۰۱۴ که استاندارد سازی شد، شرکت‌های زیادی در این زمینه محصولات خود را ارائه دادند. اعضای این گروه مثل شرکت HPE، DELL، SAMSUNG و ۱۰ عضو معروف دیگر را در خود میبیند که سیاست گذاری و استانداردسازی این تکنولوژی را انجام می‌دهند. بزرگترین تفاوت NVME و AHCI در سرعت پاسخدهی و پهنای باند خروجی می‌باشد که دلایل ساختاری این دو تکنولوژی می‌باشند. به عنوان مثال اگر عمق صف آنها را با هم مقایسه کنیم  تکنولوژی AHCI دارای یک صف دستور می‌باشد که در این یک صف نهایتاً 32 دستور قابل اجرا می‌باشد در حالی که در NVMe، ۶۵۵۳۵ صف همزمان می‌تواند ایجاد شود که هرکدام از صف‌ها قدرت اجرای 65535 دستور را دارد. بله درست متوجه شدید فاصله زیادی بین این دو تکنولوژی بوجود آمد و محدودیت‌های AHCI به خوبی جبران شده است
Image

SSDهای NVME دارای شکل‌های ظاهری (Form Factor) متنوعی می‌باشند:

  • Add-in-Card یا AIC
  • V.2
  • V.3
  • M.2
  • EDSFF
AIC: تقریبا همه درایوهای SSD اولیه که با Nvme کار میکردند با این ظاهر بودند و با دوحالت ظاهری HHHL و FHHL با رباط PCIe 2.0 یا 3.0 در دسترس بودند. لازم به ذکر است NVME HHHL به راحتی در اسلات PCIe یک سرور قابل نصب میباشد
V.2 (SFF-8630) : مدل V.2 که قبلا SFF-8639 شناخته میشد، یک رابط کامپیوتری برای اتصال درایوهای SSD با یک کامپیوتر میباشد. سرور های موجود میتوانند تا 48 درایو SSD NVMe V.2 را ترکیب و در دسترس داشته باشند
 
 SFF-8639) و SFF-TA-1001) V.3: مدل V.3 بر اساس مشخصات V.2 ساخته شدهاست و از همان رابط SFF-8639 استفاده میکند. این مدل استاندارد حدیدی است که استفاده همزمان از سه حالت SATA، SAS و NVMe را در یک کنترلر واحد ترکیب و امکان پذیر میکند. ضمناً این مدل ویژگی hot-swap بین درایوهایی که فریمور یکسان ندارند را پشتیبانی میکند. درایوهای v.3 با درایوهای v.2 سازگار هستند ولی درایوهای V.2 با سیستم ها و میزبانان V.3 سازگار نیستند.
M.2: این مدل قبلا با ظاهر NGFF یا Next Generation Form Factor شناخته میشد از باس کامپیوتری SSD M.2 NVMe جهت اتصال به سیستم استفاده میکند. این رابط ها اتصالات M.2 را توسط PCI Express 3.0 یا بالاتر (حداکثر چهار خط) فراهم میکنند.
 
EDSFF: این رابط که خلاصه شده Enterprise and Datacenter Standard Form Factor میباشد، خانواده جدیدی از SSDهاست که مخصوص استفاده روی تجهیزات دیتاسنتر طراحی و ساخته شده است و فعلا در 3 مدل و 6 زیرمدل طراحی و در دسترس میباشند. E1.L، E1.S، E2.L، E2.S، E3.L و E3.S مدل های متنوع آن میباشد.
سرور های شرکت HPE بعد از معرفی کنترلر های سری MR برای سرور های Gen10 Plus برای اولین بار پشتیبانی NVMe با ظاهر V.3 را شروع کردند و بعدا سرور های Gen10 نیز با پشتیبانی از کنترلرهای جدید MR یا Mega Raid و تعویض Drive backplane مورد نظر توانستند درایو های NVMe را پشتیبانی و امکان Raid کردن آن هارا به صورت سخت افزاری داشته باشند
و در نهایت با معرفی سرورهای اچ پی Gen11، این شرکت پشتیبانی ظاهر EDSFF را نیز به سرورهای خودش اضافه کرد و امروزه استفاده از SSDهای NVMe  با سرعت بالا در حال بیشتر شدن می‌باشد.
نکته آخر اینکه تا همین چند وقت پیش برای تنظیمات RAID مرتبط به NVMeها باید سرور را ری استارت می‌کردیم و از طریق System Utility اقدام به RAID سخت افزاریی آن‌ها می‌کردیم .
شرکت HPE بعد از Intelligent Provisioning 3.85 به بعد پشتیبانی کنترلرهای MR در داخل این ابزار را در دسترس کاربران قرار داد و اگر وارد محیط آن شوید با 2 گزینه روبه رو می‌شوید، کنترلرهای SR و کنترلرهای MR. ضمناً از لحاظ ظاهری محیط نرم افزاری این 2 کاملاً با هم فرق می‌کنند و بهتر است قبل از هر اقدامی حتماً درباره تنظیمات کنترلرهای MR مطالعات کافی را داشته باشید.
نکته آحر کنترلرهای MR امروزه پشتیبانی از SSDهای SATA ، SAS و NVMe را بصورت همزمان دارا می‌باشند و این مورد ارزش خرید آن‌ها را چند برابر می‌کند.

انواع Form Factor های NVMe:

SSDهای NVMe دارای form factor های متنوعی می‌باشند که در این قسمت از مقاله درباره EDSFFها توضیح می‌دهیم. EDSFFها یکی از خانواده‌های نوظهور SSDهای NVMe می‌باشند که فعلا داری ۴دسته‌بندی E1.L و E1.S و E3.L و E3.S می‌باشند
E1.L (EDSFF 1U Long):
این مدل طراحی شده است برای ظرفیت زیاد فضای ذخیره‌‌سازی در هر درایو جهت نصب بر روی سرورهای 1U یا ذخیره‌سازها که قابلیت مدیریت، سرویس‌پذیری و ویژگی‌های حرارتی برتری نسبت به درایوهای سنتی یا HDDها را دارا می‌باشند. این مدل‌ها دارای ارتباط های x4 یا x8 می‌باشند که جهت اتصال به شاسی‌های 1U طراحی شده‌اند. لازم به ذکر است که این مدل‌ها دارای مصرف ۲۵وات و ۴۰ وات می‌باشند.
در کل باید بگوییم این مدل برای موارد ذخیره‌سازی با ظرفیت بالا و متراکم بهینه شده است پس برای ذخیره‌سازهایی که میزان فضای زیاد یکپارچه و مصرف انرژی بهینه را در الویت دارند مناسب می‌باشد.
 
E1.S (EDSFF 1U Short):
این مدل بسیار انعطاف‌پذیر و کارآمد از بابت مصرف انرژی می‌باشد که برای سرویس‌هایی که تعداد سرور و ذخیره‌سازهای زیادی نیاز دارند و فرامقیاس‌تر از سازمان می‌باشند، مناسب می‌باشد. SSD های m.2 به دلیل ساختار کم هزینه انعطاف و مقیاس پذیری با درایوهای متعدد در هر سرور در مراکز داده با مقیاس بالا فوق‌العاده محبوب بودند ولی دارای چالش‌های تولید حرارت زیاد قابلیت Hot-Plug و مقیاس بندی تا ظرفیت‌های خیلی بالا بودند. E1.S این مشکلات را با حفظ تقریبا همان سایز و اندازه میتواند حل کند و این مدل فقط کمی طولانی‌تر از m.2 می‌باشد و همین گسترده‌تر بودن باعث می‌شود افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی را داشته باشد. این مدل به مانند E1.L به صورت عمودی در شاسی‌های 1U قابل نصب می‌باشد. ویژگی ظاهری خاص برای این مدل برای E1.S 5.9mm دارای چهار سوراخ نصب استاندارد برای نصب هیت سینک می‌باشند. این مدل‌ها دارای مصرف انرژی تا ۲۰ وات می‌باشند و با اینکه با اسلات PCIe x4 شناسایی می‌شوند برای اتصال با تجهیزاتی که نیاز به سرعت بالایی ارتباط دارند میتوان از انصال x8 هم استفاده کرد. در کل باید بگوییم این مدل برای موارد زیر می‌تواند یکی از بهترین گزینه‌ها باشند.
  1. Cloud compute servers
  2. OEM 1U performance server
EDSFFهای E3.L و E3.S:

EDSFFهای E3.L و E3.S:

EDSFFهای سری E3 خانواده جدیدی از SSDها می‌باشند که هدف از طراحی و معرفی آن‌ها بروزرسانی و جایگزینی درایو‌های SFF یا 2.5 اینچی سنتی 2U می‌باشد.
نسخه‌های مختلف ارتفاع یکسانی دارند (mm۷۶) و از لحاظ طول و عرض مشترک هستند. این سری طراحی شده‌اند جهت اتصالات Hot-Plugable برای بهبود در فضای ذخیره‌سازی SSD (تعداد درایو زیاد در همان فضای سنتی) و شاسی سیستم‌ها
خانواده E3 دارای اتصالات PCIe x4 تا PCIe x16 و دارای مصرف انرژی نهات ۷۰ وات طراحی شده‌اند
لازم به ذکر است این سری باید سازگار با اسلات‌ها باشند و طراحی به شکلیست که از جلوی شاسی قابل نصب باشند و برای سرورها و سیستم‌های ذخیره‌سازی که در آینده معرفی خواهند شد طراحی شده‌اند و با تجهیزاتی مثل کارت گرافیک و کارت شبکه در آینده تطبیق داده خواهند شد. سوال مهم این است که این دسته در کجاها استفاده میشوند.
  1. در جاهایی که فضای ذخیره سازی SSD در الویت می‌باشد و به نوعی حافظه اصلی SSD باید باشد. این مدل جوری طراحی شده‌است که طیف وسیعی از تجهیزات می‌توانند از آن‌ها استفاده کنند
  2. سری E3 می‌تواند توسط اتصالات PCIe x4 و x8 و x16 با میزبان خود در ارتباط باشند.
مقایسه SSD های SATA, SAS و NVMe‌ و تفاوت عملکرد انواع SSDها:

مقایسه SSD های SATA, SAS و NVMe‌ و تفاوت عملکرد انواع SSDها:

همانطور که قبلا گفتیم پروتکل یا SATA Interface یک تکنولوژی half-duplex و با نهایت سرعت 6Gbps در SATA V3 معرفی شده است که این سرعت در SSDهای SATA M.2 به علت پشتیبانی از SATA V3.2 تا پهنای باند 16Gbps ارتقا پیدا کرده‌است. این دسته از SSDها معمولا جهت استفاده در pcهای عادی و بارهای متوسط رو به پایین طراحی شده‌اند و به علت کندی در Latency و Throughput  امروزه روی سرورها کمتر بکار گرفته می‌شوند. ضمن اینکه دارای مصرف انرژی بالا و فضای ذخیره‌سازی محدود می‌باشند. در کل در تجهیزات ذخیره‌سازی حرفه‌ای از SSDهای SATA نمیتوان استفاده کرد.
SSDهایی که با پروتکل SAS در دسترس می‌باشند به علت full-duplex بودن این پروتکل و سرعت throughput بالای آن )امروزه در SAS V4 به Gbps۲۲.۵ رسیده است( دارای عملکرد بسیار پرقدرت نسبت به SSDهای SATA می‌باشند و امروزه توصیه می‌شود برای استفاده روی سرور و ذخیره‌سازها حداقل از آن‌ها استفاده شود. IOPS این مدل از SSDها نسبت به SATA SSDها درSAS valueها و Enterprise SASها به ترتیب ۲برابر و ۳برابر می‌باشد و همین مسئله ارزش خرید آن‌ها را بالاتر می‌برد.
دسته سوم SSDهای NVMe که علاوه بر full-duplex بودن می‌توانند نسبت به اتصال به سرور که بصورت PCIe x4 تا x16 می‌توانند باشند سرعت 16Gbps و بالاتر را پشتیبانی می‌کنند.
به علت اینکه بواسطه اتصال به پورت های PCIe مستقیم با پردازنده در ارتباط می‌باشند و با حذف سایر واسطه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری می‌توانند عملکرد بسیار پرقدرت‌تری را ارائه دهند. امروزه به عنوان بهترین گزینه برای سناریوهایی که سرعت پاسخگویی پایین و پهنای باند بالا (در کل IOPS بالا) برای آن‌ها در الویت می‌باشند مطرح می‌باشند و دارای عملکرد IOPS حداقل دو برابر نسبت به SSD های SAS می‌باشند.
هر سه پروتکل دارای ویژگی‌های مخصوص به خود هستند. پروتکلNVMe امروزه به ورژن 2.0 رسیده است و برروی PCIe 5 جهت اتصال به سیستم در دسترس می‌باشند.
تکنولوژی SAS بصورت مرتب درحال برروزرسانی می‌باشد و امروزه به سرعت 24Gbps و 48Gbps دست یافته است ولی پروتکل SATA قصد ندارد برروزرسانی شود و همه محدودیت‌ها و سرعت‌های سابق را خواهد داشت.
در کل اگر SSDهای NVMe را با سایر SSDها بخواهیم مقایسه کنیم به یک اصطلاح خواهیم رسید: Performance per Price
به عنوان نکته آخر باید بگوییم تا اینجای مقاله درباره اتصال SSD بصورت مستقیم روی تجهیزات صحبت کردیم. یک نکته بسیار مهم را باید بررسی کنیم. اگر NVMe بر روی یک ذخیره‌ساز باشد و بخواهیم سرور به آن ذخیره‌ساز وصل شود، اتصال سرور و ذخیره‌ساز اگر پروتکل NVMe نباشد از لحاظ عملکردی چه اتفاقی خواهد افتاد؟
 طبیعتا اگر تکنولوژی‌های سنتی می‌توانند باعث کندی اتصال حالا از بابت سرعت پاسخگویی یا سرعت انتقال به بار بیاورند. به عنوان مثال اگر سرور و ذخیره‌ساز با پروتکل FC با هم ارتباط داشته باشند چه خواهد شد؟ برای جلوگیری از کندی‌های قابل پیش‌بینی شرکت‌های سیاست‌گذار دنیای ذخیره‌ساز آمدند و پروتکل NVMe را با پروتکل‌های دیگر هم یکپارچه کردند و این قابلیت باعث می‌شود که اطلاعات زیرساخت NVMe بدون کندی در پاسخگویی و سرعت انتقال توسط تکنولوژی دیگر به تجهیزات دیگر متصل شوند. به عنوان مثال:
  1. NVMe over Fabrics
  2. NVMe over TCP
  3. NVMe over Converged Ethernet
  4. NVMe over InfiniBand (NVMe/IB)
و با این راهکار‌ها میتوان دیتای داخل SSD های NVMe را توسط زیرساختی که ممکن است از پروتکل‌های دیگر استفاده کنند از مبدا به مقصد بدون افت کیفیت ارتباطی دیتاها را منتقل کنند و از مزایای این زیرساخت استفاده نمایند. در کل باید بگوییم برای استفاده از مزایای NVMe باید‌ ۰ تا ۱۰۰ زیرساخت این پروتکل را پشتیبانی نمایند و هیچ تبدیلی اتفاق نیفتد.
شرکت جاده ابریشم رایانه
تخصص ما مشاوره ، طراحی ، اجرا و فروش محصولات اچ پی می باشد
سایت‌های شرکت
jarco.ir
وبلاگ‌هایی که مقالات علمی و فنی شرکت در آن قرار گرفته استhttp://iranhpe.com,

logo-samandehi

ذخیره سازهای اچ پی

با سلام من پشتیبانی مای اچ پی ای هستم چطور میتونم کمکتون کنم ؟ اگر سوالی دارید و مانیستیم درخواستتان را برای ایمیل زیر بفرستید support@myhpe.ir

در واتس آپ با ما در ارتباط باشید
Close and go back to page

Search