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BlogAlmacenamiento¿Qué es NVMe y por qué es importante?

¿Qué es NVMe y por qué es importante?

¿Qué es NVMe y por qué es importante?

La especificación Non-Volatile Memory Express(NVMe) está ganando atención como una potente alternativa a los medios de almacenamiento convencionales. El almacenamiento NVMe de alta velocidad es tan rápido y sensible que a veces parece más una memoria RAM que un disco duro convencional. El reciente lanzamiento de Linode NVMe Block Storage es una buena razón para echar un vistazo más de cerca a NVMe y por qué es importante.

La especificación Serial AT Attachment (SATA), que apareció por primera vez en el año 2000, se desarrolló para una generación anterior de discos duros giratorios. SATA supuso una mejora muy bienvenida respecto a otras tecnologías disponibles en ese momento, y se convirtió en un estándar ampliamente aceptado para conectar un ordenador con un dispositivo de almacenamiento.

El formato de comunicación en serie utilizado con SATA era fiable y estable, y ciertamente era lo suficientemente rápido como para adaptarse a la velocidad de un disco duro giratorio. Sin embargo, cuando empezaron a aparecer las primeras unidades de estado sólido (SSD) basadas en flash, los diseñadores de hardware se dieron cuenta de que la interfaz SATA en serie iba a convertirse en un cuello de botella para las SSD más rápidas. Las unidades flash de primera generación siguieron utilizando el bus SATA porque era conocido y soportado por la mayoría del hardware, pero a medida que la tecnología evolucionaba, los proveedores de almacenamiento de gama alta empezaron a desarrollar sus propias soluciones propietarias para obtener un mejor rendimiento de las SSD.

Muchas de estas soluciones propietarias utilizaban el conocido bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). El bus PCIe, que admite el procesamiento en paralelo, permite un acceso más eficiente a los datos y reduce la ralentización debida a la comunicación con el dispositivo de almacenamiento. Como suele ocurrir, el problema de estas soluciones propietarias era que no había uniformidad. Cada una de ellas requería un controlador de dispositivo y procedimientos de instalación distintos, y los proveedores se encontraban reinventando la rueda para cada nuevo dispositivo a medida que resolvían por separado los problemas e intentaban mejorarlos.

NVMe surgió para ofrecer una solución uniforme que pudiera aprovechar la velocidad y el paralelismo de los medios flash. Un grupo de 90 empresas, lideradas por Intel, se reunió para formar el grupo de trabajo NVM Express, que publicó la versión 1 de NVMe en 2011. La especificación NVMe ofrece varias mejoras respecto a otros estándares de almacenamiento utilizados con las SSD. Un cambio importante es que una unidad NVMe tiene un microcontrolador integrado en el dispositivo y se comunica directamente con la CPU a través del bus PCIe. El resultado es una E/S más paralela, con menor latencia y mayor rendimiento.

NVMe frente al almacenamiento convencional

Desde cualquier punto de vista, el almacenamiento NVMe es mucho más rápido que el convencional. Los resultados pueden variar, dependiendo del hardware y la configuración, pero a modo de ejemplo, una unidad de almacenamiento convencional podría tener un rendimiento de 250 MB/seg, mientras que las unidades NVMe suelen ofrecer rendimientos medidos en gigabytes.

Las E/S en bloque por segundo (IOPS) son otra medida crítica de la velocidad. De nuevo, las cifras pueden variar en función del dispositivo, pero es justo decir que NVMe puede ofrecer entre diez y cien veces más IOPS que un disco duro convencional. Una de las principales razones de las mejoras de velocidad es el procesamiento paralelo que se consigue con NVMe. SATA admitía una cola de comandos en serie con un tamaño máximo de 32. NVMe, en cambio, puede soportar hasta 64K colas de comandos, cada una con un tamaño de 64K. Otra ventaja de NVMe es que un rendimiento más rápido puede tener el efecto de reducir la latencia. La latencia de una unidad NVMe suele ser menos de la mitad de la de un disco giratorio.

El aumento radical de la velocidad disponible con NVMe cambia las reglas del juego para ciertos tipos de aplicaciones. En particular, un servicio transaccional como una base de datos o un sitio de comercio electrónico puede funcionar de forma mucho más eficiente con un almacenamiento NVMe más rápido. El paralelismo masivo posible con NVMe también es ideal para cualquier servicio que pueda recibir muchas conexiones simultáneas. El almacenamiento NVMe ofrece una densidad de rendimiento mucho mayor, o IOPS por gigabyte, que el almacenamiento tradicional.

Por supuesto, todas las opciones tienen sus contrapartidas, una de las cuales es el coste. El almacenamiento NVMe es más caro por megabyte que el almacenamiento de objetos. Una opción práctica es utilizar NVMe para los datos a los que se accede con frecuencia y las cargas de trabajo que se benefician de la baja latencia y, a continuación, utilizar el almacenamiento de objetos o el almacenamiento en bloque convencional para archivar y otras actividades que requieren un acceso menos frecuente. Nuestro equipo puede ayudarle a analizar las posibilidades de acceder a la potencia de NVMe y llegar a la configuración de almacenamiento óptima para su entorno.


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