Conclusiones clave sobre NVMe 2.0

NVMe revolucionó el almacenamiento flash. Anteriormente, los SSD flash solo podían utilizar los protocolos de transporte de almacenamiento existentes, como SATA y SAS, que fueron diseñados para el rendimiento y las tasas de entrada / salida (E / S) mucho más bajas de los medios de disco giratorio magnético.

NVMe trajo una capacidad mucho mayor para manejar más ancho de banda y más colas dentro de él, lo que resultó en un aumento de rendimiento de varias decenas de xs.

NVMe 2.0 no ofrece el tipo de avance trascendental como ese sobre NVMe frente a SAS y SATA, pero se denomina así debido a la cantidad de mejoras. Éstos incluyen:

  • Soporte para medios rotacionales, es decir, HDD;
  • Espacios de nombres divididos en zonas que optimizarán aún más el uso de flash QLC de alta capacidad;
  • Uso de un comando clave: valor establecido en las numerosas capas de traducción necesarias para mapear el direccionamiento de la unidad física, y;
  • Capacidad del cliente para configurar grupos de resistencia NVMe, que pueden asignar agrupaciones de capacidad a diferentes consumidores de almacenamiento por tipo.

En otras palabras, NVMe 2.0 ratifica la compatibilidad con discos giratorios (HDD). La pregunta obvia parecería ser, ¿por qué?

La idea es que NVMe pueda convertirse en una capa de transporte común para la E / S de almacenamiento en todos los tipos de medios con los clientes capaces de incorporar HDD en la misma infraestructura y con una arquitectura común en todas las unidades.

Y aunque los discos duros se reemplazan en gran medida para el trabajo de rendimiento en el centro de datos, no hay forma de que los discos duros desaparezcan durante algún tiempo, especialmente porque pueden ofrecer una alta capacidad, hasta la región de 20 TB y con más de medio TB de rendimiento en el caso de Mach.2 de Seagate, incluso si no pueden igualar el flash para IOPS aleatorias.

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Espacios de nombres con zonas NVMe

ZNS permitirá un uso más óptimo del flash QLC, que es el más alto en términos de capacidad de las generaciones de flash pero carece en términos de vida útil. Los espacios de nombres en zonas reducirán la cantidad de desgaste que sufren las unidades conectadas a NVMe, debido a niveles más bajos de amplificación de escritura, y así alargarán la vida útil de QLC y permitirán que se use donde antes se necesitaba una memoria flash de mayor duración.

ZNS también significa que las unidades necesitan menos en términos de sobreaprovisionamiento, mientras que el uso de DRAM en el sistema también se reduce porque el trabajo de la capa de traducción flash, que maneja la traducción al direccionamiento de bloques, se reduce porque se administran zonas enteras en lugar de bloques de 4k.

NVMe es una forma de implementar los métodos de acceso que mejor se adaptan a los medios de almacenamiento flash. Anteriormente, los SSD habían adoptado prácticamente el uso de SCSI y ATA como formas de direccionamiento de unidades, y todos heredados de la era de los discos duros giratorios.

Los espacios de nombres por zonas (ZNS) son uno de los muchos pasos adicionales que NVMe está tomando de ese historial. Dicho esto, en realidad se deriva de una técnica utilizada en el método de grabación magnética Shingled empleado en algunos discos duros que ve pistas superpuestas en discos de disco duro.

Clave NVMe: conjunto de comandos de valor

Clave: El valor parece estar en todas partes, desde las estructuras de datos de Javascript hasta las bases de datos NoSQL, y NVMe 2.0 utilizará ese método de almacenamiento y recuperación de datos para reemplazar el uso del direccionamiento de bloques. Es tan simple como parece, con datos almacenados como datos no estructurados y un valor de entre 1 byte y 1 MB asignado a una clave de entre 1 y 32 bytes.

El conjunto de comandos NVMe key: value elimina dos capas de mapeo entre la llamada de la aplicación y los medios físicos.

En el almacenamiento de bloques, se produce un triple mapeo al sistema de archivos, luego a la dirección del bloque lógico y del LBA a la dirección física. El valor clave usa una única tabla de mapeo.

Clave NVMe: el valor aporta un mayor número de transacciones por segundo, una reducción de la amplificación de escritura y una menor latencia.

Gestión de grupos de resistencia NVMe

Los grupos de resistencia y los conjuntos de NVM aparecieron por primera vez en NVMe 1.4 en 2019, pero había límites en lo que los clientes podían hacer para configurarlos. Debían estar codificados en el firmware de la unidad o necesitaban comandos específicos del proveedor.

NVMe 2.0 permite a los clientes asignar grupos de resistencia y conjuntos de NVM con parámetros configurables que brindan cierta flexibilidad para aislar el rendimiento de E / S y los efectos de nivelación del desgaste de diferentes usuarios en unidades o matrices compartidas.

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