SSD (Solid-State-Laufwerk) ist eine Art nichtflüchtiges Speichermedium, das persistente Daten im Flash-Speicher speichert. Es besteht aus zwei wesentlichen Teilen – einem NAND-Flash-Speicher und einem Flash-Controller, der für eine hohe Lese- / Schreibleistung beim sequentiellen und zufälligen Abrufen von Daten optimiert ist. SSDs haben keine beweglichen Teile, also kein Brechen, Drehen nach oben oder unten, wie es bei zerlumpten Festplatten mit ihren rotierenden, magnetischen Medien der Fall war. SSD bietet einen deutlichen Leistungsvorteil. In der Vergangenheit waren die Preise für SSDs viel höher als für Festplatten. Immer noch, mit den Verbesserungen in der Fertigungstechnologie und Chipkapazität, Die Preise fallen kontinuierlich, das macht es jeden Dollar wert.SSDs bieten hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, geringe Latenz auch bei zufälligem Datenzugriff, mehr Haltbarkeit, aber nicht für hierarchische Speicherverwendung und erwartungsgemäß kein Geräusch von beweglichen Teilen. Die starke Leistungssteigerung zeigt sich im täglichen Gebrauch, wie z. B. schnelle Systemstart- und Herunterfahrgeschwindigkeiten, der Anwendungsstart ist robuster und das System fühlt sich reibungsloser und ohne Verzögerung an. Sie müssen eine SSD ausprobieren, um zu sehen, welche Magie sie mit der Leistung und Agilität Ihres Computersystems bei der Handhabung schwerer Lasten spielt.

Für wahrgenommene und reale Leistungssteigerungen war der Speicher der letzte Engpass, der mit dem Aufkommen von SSD und dann den leistungsstarken NVMe SSD-Speicherlösungen beseitigt wurde. Die NAND-Flash-SSDs verbesserten die Eingabe-Ausgabe-Leistung radikal, die Zugriffszeiten sanken von 6-12 Millisekunden auf weniger als 1 ms. Weniger als 1 ms Zugriffszeiten und halsbrecherische E / A waren jedoch nicht annähernd so groß wie die tatsächliche Kapazität von Flash-Laufwerken. Das Problem war die alte Hardware und Software, die vor über fünf Jahrzehnten für Festplatten anstelle der blitzschnellen SSDs entwickelt wurde.

Mehrere Arten von SSDs zur Verfügung, die miteinander in Bezug auf Leistung und Formfaktor konkurrieren, haben die tatsächliche Wirksamkeit und Robustheit von Flash-Speicher bisher erreicht.

Was ist SATA SSD?

Die SATA-Technologie (Serial ATA) wurde 2003 eingeführt und ersetzte die ältere PATA-Technologie (Parallel ATA) als Standard für die Speicherverbindungsschnittstelle in Computern. Es wurde als Universalstecker eingeführt, der ein Netzkabel und ein SATA-Datenkabel mit sich brachte, halsbrecherischer Durchsatz bei Lese- und Schreibgeschwindigkeiten. Derzeit ist SATA der Marktführer und wird hauptsächlich zum Anschließen einer SSD an das Computersystem verwendet. SATA verwendet das AHCI-Befehlsprotokoll und unterstützt die IDE, die in erster Linie für die älteren und schleppend rotierenden Festplatten und nicht für die robusten Flash-basierten Speicher entwickelt wurde.

Wenn wir den Speicherplatz betrachten, haben Festplatten bis heute einen klaren Vorteil gegenüber SSDs, da sie weniger pro Gigabyte kosten und länger Daten speichern.

Hardwarekompatibilität

Die SATA-Schnittstelle wurde zum Zeitpunkt des Drehens von Festplattenlaufwerken eingerichtet, und die Unternehmen haben keine Kompatibilitätsänderungen vorgenommen. SATA-SSDs können die vorhandene Infrastruktur nutzen, um die alten Festplatten durch ein neues SATA-Laufwerk zu ersetzen. Dennoch passt der jüngste Fortschritt in Form von NVMe nicht zu den SATA-Ports und benötigt einen M.2-Port, der in gängigen Consumer-Pcs oder Laptops eher schwer zu finden ist.

SATA Leistung

Die theoretische geschwindigkeit von SATA 3.0 ist 750MB / s, während aufgrund physischer Overheads und Codierung während der Übertragung selbst die effektive Übertragungsrate, die Sie mit dem neuesten SATA-Modell erhalten, bei etwa 600MB / s liegt, was für eine normale SATA-Schnittstelle ziemlich schnell ist.

Wirtschaftlich

Der Unterschied zwischen SATA- und PCIe-SSDs ist in Bezug auf die Kosten pro Gigabyte erheblich, aber SATA-Laufwerke bieten Ihnen mehr Speicherplatz für Ihr Geld, und wir wissen, wenn es um Speicher geht, denken wir meistens an Speicherplatz und nicht an Geschwindigkeit. SATA SSD kann Ihnen ein oder zwei Terabyte zum gleichen Preis wie 250 GB oder 500 GB Hochleistungs-NVMe-Laufwerk geben, obwohl der Geschwindigkeitsunterschied für normale Benutzer nicht spürbar ist.

Zu vermeidende Fehler

• Defragmentierung ist nichts für SSDs und kann deren Lebensdauer negativ beeinflussen. SSDs speichern Daten in Blöcken und können zufällig von jedem Ort aus gelesen werden, egal ob zusammenhängend oder zufällig. Sie werden das Flash-Laufwerk overkilling, wenn Sie defragmentieren.
• Verwenden Sie die SSD nicht voll aus, da Sie sonst ersticken könnten. Da die Leistung beeinträchtigt wird, hauptsächlich die Schreibgeschwindigkeit, wird empfohlen, mindestens 25 Prozent Ihres Speicherplatzes frei zu haben, um die Leistung zu verbessern.
• Moderne SSDs verfügen über einen eingebauten Speicherbereinigungsmechanismus. Ob der TRIM-Befehl aktiviert werden soll oder nicht, hängt von dem von Ihnen verwendeten Betriebssystem ab und muss untersucht werden, da dies unerwünschte Daten auf Ihrem Laufwerk überladen und ordnungsgemäß behandelt werden muss.

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Was ist NVMe SSD?

Non-Volatile Memory Express (NVMe) ist die neueste Industriestandard-Softwareschnittstelle für PCIe-SSDs. Formal handelt es sich um eine optimierte „skalierbare Host-Controller-Schnittstelle, die auf die Anforderungen von Rechenzentrums-, Unternehmens- und Client-Systemen zugeschnitten ist, die PCI Express (PCIe) -basierte Solid-State-Laufwerke verwenden.“ NVMe ist eine Schicht zwischen dem Gerätetreiber und dem PCIe-Gerät, die die Regeln mit Schwerpunkt auf Skalierbarkeit, geringer Latenz und Sicherheit standardisiert.

Der Standard, der entwickelt wurde, um modernen SSDs den Betrieb mit Geschwindigkeiten zu ermöglichen, zu denen Flash-Speicher in der Lage ist. Die NVMe SSD ermöglicht es dem Flash-Speicher, direkt über die serielle PCI Express (PCIe) -Busschnittstelle zu laufen, da sie eine hohe Bandbreite bietet, da sie direkt an die CPU angeschlossen ist, anstatt über die begrenzenden SATA-Geschwindigkeiten zu arbeiten. Da SSDs die langsameren HHDs als Primärspeicher ablösten, war eine schnelle Schnittstelle erforderlich, um die schnelleren Geschwindigkeitsfunktionen optimal zu nutzen.Mit anderen Worten, es ist eine technologische Darstellung des Busses, die Speicherkomponente (SSD) verwendet, um mit dem Computer zu kommunizieren, und nicht gerade eine neue Art von Speicher. Eine Kommunikationsschnittstelle und Treiber, der einen Befehlssatz und Feature-Set von PCIe-basierten SSD umreißt. Es kommt in zwei Formfaktor, M.2 oder PCIe-Erweiterungskarte, ein 2,5-Zoll-U.2-Anschluss, aber mit beiden Formfaktoren, es verbindet sich direkt elektrisch mit dem Motherboard über die PCIe statt SATA-Verbindung.

Das NVMe unterstützt bis zu 64K Befehle pro Warteschlange, aber das Protokoll benötigt nur dreizehn Befehle, um eine hohe Leistung zu liefern. Die Schnittstelle ist auf hohe Skalierbarkeit und NVM-Unabhängigkeit ausgelegt, um Technologien der nächsten Generation die Bereitstellung von 4 KB E / A in nur 10 µs oder weniger zu ermöglichen, was etwa einem Tausendstel der Latenz eines Hochleistungs-SATA-Laufwerks mit 7200 U / min entspricht.

NVMe ist eine Verbesserung gegenüber den letzten Schnittstellen wie Serial ATA (SATA) und Serial Attached SCSI (SAS), die für die schäbigen Festplatten (HDDs) entwickelt wurden und bis jetzt verwendet wurden, selbst wenn sie durch SSDs ersetzt wurden, da sich die Speichertechnologie schnell weiterentwickelte. Dennoch wurde der Kommunikationsschnittstelle keine angemessene Aufmerksamkeit geschenkt. HDDs werden immer noch verwendet, da sie große Kapazität und billigen Speicher bieten, während der Flash-Speicher bisher nur in mobilen Geräten wie Tablets und Smartphones eingesetzt wurde, aber jetzt schneller auf den primären Computermarkt kommt, weil er blitzschnell ist Geschwindigkeiten und vergleichsweise billiger als zuvor.

Obwohl Festplatten-Benchmarks in der Tat kein genauer Indikator für die Speicherleistung sind, bieten sie eine Basis dafür, was mit einem bestimmten Laufwerk und System wahrscheinlich ist. Sie können einen deutlichen Unterschied in der Leistung sehen, wenn Sie NVMe verwenden, mit einem Lese- / Schreibdurchsatz weit höher als die Festplatten und langsamer SATA SSDs auch etwas hinterherhinken. Da die Preise für die neuesten NVMe-SSDs weiter sinken, werden sie für normale PC-Benutzer alltäglich.

NVMe ermöglicht Laufwerke PCI-Express-Verbindung zu verwenden, die viele Vorteile gegenüber der SATA-SSD-Schnittstelle bringt, machbar für viele Anwendungs- und Nutzungsszenarien. NVMe benötigt den dazwischenliegenden HBA nicht und kann an eine höhere Anzahl von PCIe-Lanes angeschlossen werden. Eine SAS-Lane läuft mit 12 GB pro Sekunde, was sich nach Overheads auf nur etwa 1 GB pro Sekunde zusammenzieht. Außerdem unterstützt eine SATA-Spur die Hälfte davon, während die PCIe-Spur mit 1 GB pro Sekunde läuft, und eine Standard-NVMe-SSD kann an vier solcher Spuren angeschlossen werden, die bis zu 4 GB pro Sekunde unterstützen. Eine SATA-SSD läuft also mit 0,5 GB pro Sekunde und eine NVMe-SSD mit etwa 3 GB pro Sekunde, was einem sechsmal höheren Durchsatz entspricht.

Geschwindigkeit

NVMe wird von den ATA-Schnittstellenverengungen nicht beeinflusst, da es direkt oben auf dem PCI Express sitzt, der direkt mit der CPU verbunden ist. Dies führt zu 4-mal schnelleren Eingabe- / Ausgabevorgängen pro Sekunde (IOPs), die mit der schnellsten SAS-Option auf dem Markt konkurrieren. Die Suchzeit für Daten ist zehnmal schneller. NVMe kann eine anhaltende Lese-Schreibgeschwindigkeit von 2000 MB pro Sekunde liefern, viel schneller als die SATA SSD III, die bei 600 MB pro Sekunde begrenzt ist. Hier ist der Engpass die NAND-Technologie, die schnell voranschreitet, was bedeutet, dass wir mit NVMe wahrscheinlich bald höhere Geschwindigkeiten sehen werden.

Leistung

Mit NVMe können Laufwerke von demselben „Pool“ von Lanes profitieren, der direkt mit der CPU verbunden ist. Das bietet skalierbare Leistung, indem es über die herkömmlichen vier Spuren hinausgeht, die in den meisten PCIe-SSDs zu finden sind, und sie für zusätzliche Leistung nutzt. PCIe-Sockel übertragen mehr als 25-mal mehr Daten als ihr SATA-Äquivalent.

Energieeffizient

NVMe-Laufwerke verbrauchen im Standby-Modus nur wenig Strom. Einige der NVMe unternehmen haben angenommen die L1.2 low-power-verbrauch standby modus, was bedeutet, die power verbrauch wird unter 2 mw. Eine drastische 97-prozentige Reduzierung gegenüber den 50mW, die von einem L1-Staat verwendet werden, der heute weit verbreitet ist. Neben dem geringen Stromverbrauch im Leerlauf stehen Benutzern der Enterprise-Klasse weitere Leistungszustände zur Verfügung, die davon profitieren können, um Strom zu sparen.

Kompatibilität

Unabhängig vom Formfaktor kommuniziert NVMe direkt mit der System-CPU und funktioniert mit allen gängigen Betriebssystemen.

Sicherheit

NVMe-SSDs verstärken die branchenüblichen Sicherheitslösungen wie Opal SSC und Enterprise SSC der Trusted Computing Group, indem sie die Sicherheitscontainerbefehle unterstützen, die den Sicherheitscontainerbefehlen im SCSI ähneln.

Zu vermeidende Fehler

Jede gute Sache hat ihre Schattenseiten, und der Fall ist hier bei NVMe-Speicher derselbe, was zu Leistungsproblemen führt und zu zusätzlichen Kosten und Unannehmlichkeiten führt. Einige der häufigsten Fehler und Fehler, die vermieden werden können, sind:

• Denken Sie daran, NVMe ist eine Kommunikationsschnittstelle und ein Speicherprotokoll, kein Speichermediumgerät.
• Stellen Sie gepoolten SSD-Speicher im gesamten Rechenzentrum bereit, der einen Cache mit SSD-Speicher vor Laufwerken mit höherer Kapazität platziert, um eine kosteneffiziente und verbesserte Leistung zu erzielen.Beurteilen Sie eine NVMe-SSD nicht nach dem Preis; Es kann Sie in Ausdauer, Servicequalität und die meisten I / O-Konsistenz kosten.
• Eine Kosten-Nutzen-Analyse wird empfohlen und die Analyse der Leistungsanforderungen von Anwendungs-Workloads, um festzustellen, ob Sie den Übergang benötigen.
• Stellen Sie NVMe nicht auf derselben Architektur bereit, die für herkömmliches Flash verwendet wird, da der herkömmliche Controller nur eine geringe E / A-Verarbeitung verarbeiten und Latenzzeiten verursachen und die Leistung einschränken kann.

Die Speichertechnologie hat sich in den letzten zehn Jahren drastisch weiterentwickelt. Vor dem Aufkommen von SSDs waren Festplatten der einzige Speichertyp, auf den zugegriffen werden konnte, und sie waren ziemlich langsam, aber die damaligen Systeme waren auch nicht so effizient, dass sie einen schnelleren Speicher benötigten. Als SSDs kamen, haben sie das Szenario für Speichermedien mit ihren rasanten Geschwindigkeiten und ihrem praktischen Formfaktor völlig verändert.

In Anbetracht der potenziellen beispielhaften Leistung von NAND-basierten SSDs war in der Tat klar, dass der neue Bus und das neue Protokoll schließlich die verfallenen HHDs oder auch die SATA-SSDs ersetzen würden. Da die frühen SSDs jedoch recht langsam und massiv waren, hielt es die Verwendung der vorhandenen SATA-Speicherinfrastruktur für machbarer.

Bei der Betrachtung der NVMe vs SDD, während NVMe ist sehr schnell und große Technologie, SDD kommt immer noch an der Spitze – vor allem für Video-Teams. Aber wenn (oder wenn) dieser Tag kommt, wird ProMAX hier sein, um Sie wissen zu lassen, wann es Zeit ist zu kaufen.

Bis dahin haben wir Sie für Ihren SSD-Speicher abgedeckt. Nehmen Sie Kontakt mit Ihren Bedürfnissen auf oder prüfen Sie einige Optionen von ProMAX.

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