nvme 하드 드라이브란 무엇입니까?

nvme는 솔리드 스테이트 드라이브입니다. PCI-E 채널을 사용하는 솔리드 스테이트 드라이브에 대한 사양입니다. nvme 사양의 목적은 PCI-E 채널의 낮은 대기 시간과 병렬성뿐만 아니라 최신 프로세서, 플랫폼 및 애플리케이션의 병렬성을 최대한 활용하여 솔리드 스테이트 드라이브의 읽기 및 쓰기 성능을 크게 향상시키는 것입니다. AHCI 인터페이스로 인해 발생하는 높은 대기 시간을 줄이고 SATA 시대에 SSD의 궁극적인 성능을 완전히 발휘하세요.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

NVMe는 실제로 AHCI와 같은 논리 장치 인터페이스 표준입니다. NVMe는 PCI-E 채널을 사용하는 SSD에 대한 사양으로 설계 초기에는 PCI-E의 낮은 대기 시간과 병렬성을 최대한 활용했습니다. . SATA 채널을 사용하는 기존 솔리드 스테이트 드라이브에 비해 가장 확실한 장점은 매우 빠른 읽기 및 쓰기 속도입니다.

NVMe는 Non-Volatile Memory express(Non-Volatile Memory Host Controller Interface Spec)의 약어로 SSD(Solid-State Drive)를 더 빠르게 실행할 수 있게 해주는 프로토콜로, 이제 기업 사용자들 사이에서 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 인기가 많아집니다.

NVMe가 무엇인지 이해하는 가장 쉬운 방법은 비유를 사용하는 것입니다. 이전 자동차보다 3~4배 빠른 시속 400km의 속도에 도달할 수 있는 스포츠카를 구입했다고 가정해 보겠습니다. 유일한 문제는 일반 도로에서는 이러한 속도로 주행이 허용되지 않으며, 도시 도로의 제한 속도는 대개 시속 수십 킬로미터에 달해 교통 흐름 문제를 고려해야 하는 경우가 많다는 것입니다. 스포츠카를 더 빨리 달리고 싶다면 다른 방향으로 운전해야 합니다.

이 시나리오는 제조업체가 플래시 메모리 기술을 기반으로 한 SSD를 출시한 후 스토리지 업계의 상황과 약간 비슷합니다. 플래시 기술은 기존 기계식 하드 드라이브보다 몇 배 더 빠르지만(얼마나 더 빠른지는 사용하는 장치에 따라 다름), 초기 장치는 모두 하드 드라이브와 동일한 SATA 또는 SAS 연결을 사용하여 시스템 및 네트워크에 연결했습니다. 이러한 인터페이스는 하드 디스크 드라이브(HDD)가 제공할 수 있는 성능에 적합하지만 SSD에 병목 현상을 발생시킵니다. 이는 특히 엔터프라이즈 빅 데이터 분석 및 기타 데이터 집약적인 워크로드에서 문제가 됩니다.

이러한 성능 문제로 인해 사람들은 NVMe가 필요한 서버에 SSD를 연결하는 더 나은 방법을 찾게 되었습니다.

1. NVMe란 무엇입니까?

NVMe 프로토콜 표준은 스토리지의 비휘발성 성능을 향상시키기 위해 더 빠른 프로토콜을 개발하는 데 전념하는 100개 이상의 조직으로 구성된 컨소시엄인 NVM Express에서 감독합니다. 이 조직은 Cavium, Cisco, Dell EMC, Facebook, Intel, Micron, Microsemi, Microsoft, NetApp, Samsung, Seagate, Toshiba Memory 및 Western Digital을 포함한 13개 회사 이사회가 이끌고 있습니다.

SATA 및 NVMe가 제공하는 최고 이론 속도와 비교하여 HDD가 달성할 수 있는 최고 이론 속도

NVMe의 공식 정의는 "비휘발성 스토리지를 완전히 활용하기 위한 개방형 표준 및 정보 세트"라고 설명합니다. NVMe는 근본적으로 현재 및 미래의 NVM 기술에 대해 고대역폭 및 저지연 스토리지 액세스를 제공하도록 설계되었습니다. 간단히 말해서 스토리지를 서버에 연결하는 인터페이스 사양으로 SSD가 호스트 시스템과 더 빠르게 통신할 수 있습니다. 원래 HDD용으로 설계된 SAS나 SATA를 통해 플래시 메모리를 시스템에 연결할 때 발생하는 병목 현상을 완화하는 데 도움이 됩니다.

2. NVMe는 SATA 또는 SAS

NVMe 컨트롤러보다 훨씬 빠릅니다. 여러 가지 방법으로 성능을 향상시킵니다. 하나는 스토리지를 시스템 CPU에 직접 연결하는 PCIe 버스를 사용하는 것입니다. 이러한 직접 연결은 SATA에 필요한 일부 단계를 제거하고 전반적인 성능을 향상시킵니다.

또한 NVMe SSD는 병렬성을 크게 구현하여 처리량을 크게 향상시킵니다. 데이터가 스토리지에서 서버 호스트로 전송되면 행이나 대기열로 들어갑니다. 기존 SATA 연결은 하나의 대기열만 지원할 수 있으며 한 번에 32개의 데이터만 수신할 수 있습니다. 자동차 비유로 돌아가면, 32대의 자동차에 대해 단 하나의 차선만 있는 것과 같습니다.

그리고 NVMe 스토리지는 최대 64,000개의 대기열을 지원하며 각 대기열에는 64,000개의 항목이 있습니다. 즉, 일방 통행로에서 64,000차선의 도로로 가는 것과 같으며, 각 도로에는 64,000대의 차량을 수용할 수 있으며 이는 전체 성능에 큰 영향을 미칩니다.

도시 도로에는 일반적으로 시속 수십 킬로미터의 속도 제한이 있다는 비유에서 말했듯이 SATA 및 SAS 연결에도 속도 제한이 있습니다. SATA의 경우 이론적 최대 전송 속도는 6.0Gbps입니다(실제 최대 전송 속도는 훨씬 낮습니다). 이는 SATA SSD의 작동 속도에 대한 상한을 설정하는 것과 같습니다. 특정 제한을 초과하면 더 빠른 플래시 메모리를 사용해도 SATA 연결로 인해 병목 현상이 발생하므로 시스템의 전체 성능에 영향을 주지 않습니다.

대부분의 소비자에게 SATA SSD는 일상적인 작업을 완료하는 데 충분한 성능을 제공합니다. 그리고 SATA SSD는 NVMe SSD보다 저렴하기 때문에 대부분의 소비자급 솔리드 스테이트 스토리지는 여전히 SATA 인터페이스를 사용합니다.

그러나 기업은 일반적으로 소비자보다 훨씬 더 많은 데이터를 처리하므로 SATA 연결로 인해 발생하는 대기 시간이 문제가 될 수 있습니다.

Intel 750 시리즈는 NVMe 기술을 지원하는 솔리드 스테이트 드라이브 제품 중 하나입니다

3. NVMe에서는 SSD만 실행됩니다

NVMe 드라이브는 SATA보다 속도가 훨씬 빠르기 때문에 NVMe와 HDD를 함께 사용하면 성능이 향상되는 것 같습니다. 좋은 생각 같아요. 그러나 NVMe는 Non-Volatile Storage Interface Spec의 약자이며 NAND 플래시와 같은 비휘발성 스토리지용으로 특별히 설계되었습니다(3D XPoint와 같은 최신 비휘발성 메모리와 함께 사용할 수도 있음).

시스템이 HDD에서 데이터를 읽을 때 한 번에 하나의 데이터만 읽을 수 있습니다. 첫 번째 블록의 올바른 물리적 위치에 도달하려면 회전해야 하고, 두 번째 블록의 올바른 위치로 이동하려면 다시 회전해야 하기 때문입니다. 반면, 플래시 메모리와 기타 비휘발성 스토리지 기술에는 움직이는 부품이 없습니다. 이는 시스템이 여러 다른 위치에서 동시에 데이터를 읽을 수 있음을 의미합니다. 이것이 바로 SSD가 NVMe가 제공하는 병렬성을 활용할 수 있지만 HDD는 그렇지 못한 이유입니다.

4. PCIe와 NVMe는 서로 관련되어 있지만 같은 것은 아닙니다

많은 사람들에게 NVMe에서 가장 혼란스러운 부분은 PCIe와의 관계입니다. 일부 공급업체는 NVMe 라벨을 사용하여 SSD를 지칭하고, 다른 공급업체는 PCIe 라벨을 사용하고, 다른 공급업체는 이 용어를 같은 의미로 사용하는 것 같습니다.

PCIe와 NVMe는 밀접하게 관련되어 있지만 두 용어는 약간 다른 기술을 나타냅니다. PCIe를 시스템의 물리적 부분으로 생각하십시오. NVMe SSD를 서버에 연결할 때 PCIe 슬롯을 통해 연결해야 합니다.

반대로 NVMe는 SSD가 PCIe 버스를 사용할 수 있도록 하는 소프트웨어 및 하드웨어 표준 집합인 프로토콜입니다. NVMe는 저장 장치를 서버에 연결할 수 있게 해주는 언어인 반면 PCIe는 실제 물리적 연결이라고만 말하면 충분합니다.

5. SSD를 네트워크에 연결하는 NVMe-oF

이 글에서는 주로 SSD를 서버에 직접 연결하는 표준 NVMe에 중점을 두지만, NVM Express 조직에서는 NVMe-oF(NVMe over Fabric) 사양도 발표했습니다. 블록 스토리지용 비휘발성 스토리지가 네트워크에 연결됩니다. 조직에 따르면 "NVMe-oF는 스토리지 네트워크 패브릭 위에 NVMe 블록 스토리지 프로토콜을 위한 다양한 스토리지 네트워크 패브릭을 지원하는 공통 아키텍처를 정의합니다. 여기에는 스토리지 시스템에서 프런트엔드 인터페이스 활성화, 대규모 확장이 포함됩니다." NVMe 장치를 확장하고 데이터 센터 내 NVMe 장치 및 NVMe 하위 시스템의 범위를 확장합니다.

NVMe-oF 사양은 NVMe 사양과 약 90% 동일하지만 다른 전송 매핑 메커니즘을 사용합니다. NVME-oF는 또한 RDMA용과 파이버 채널용의 두 가지 변형으로 제공됩니다.

NVMe-oF 사양도 NVMe 사양보다 훨씬 최신입니다. 일부 제조업체에서 이 기술에 대한 지원을 발표했지만 실제로 NVMe 제품을 판매하는 제조업체는 거의 없습니다. 이 기술은 앞으로 더욱 일반화될 것으로 예상됩니다.

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