Qu’est-ce que la Technologie NVMe ? Tou ce qu’il Faut Savoir

Nous sommes actuellement à l’ère des SSD (solid-state drives), tandis que les HDD (hard disk drives) classiques sont en train de devenir obsolètes. L’un des principaux avantages d’un SSD est qu’il stocke les données dans des puces de mémoire flash même lorsqu’il n’y a pas d’alimentation. Les SSD offrent des performances rapides pour le démarrage des appareils, le lancement d’applications et le transfert de données.

Depuis le début des années 2000, le pilote SATA (Serial Advanced Technology Attachment) relie les systèmes de stockage aux ordinateurs par l’intermédiaire de contrôleurs hôtes tels que l’AHCI (Advanced Host Controller Interface). SATA a été utilisé dans de nombreux appareils tels que les ordinateurs portables, les ordinateurs de bureau et les serveurs. Cependant, SATA souffre de certains goulets d’étranglement et est considéré comme trop lent lors du traitement de projets de données volumineux.

L’utilisation du protocole SSD NVMe (Nonvolatile Memory Express) est l’une des solutions – il s’agit d’une interface de stockage et d’un protocole de transfert avec le débit le plus élevé et les temps de réponse les plus rapides en utilisant le bus PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). Pour mettre en œuvre NVMe, les disques SSD doivent utiliser une puce de contrôleur NVMe.

Cet article explore le fonctionnement et les caractéristiques de NVMe. Nous comparerons également les SSD NVMe et SATA et examinerons les quatre facteurs de forme et les normes NVMe.

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Comment fonctionne le SSD NVMe ?

À l’origine, l’interface SATA était utilisée avec les systèmes de stockage HDD. Lorsque les disques SSD ont commencé à se populariser, cela a simplifié le processus de passage d’un disque dur HDD à un disque SSD dans les environnements informatiques.

Cependant, SATA présente de nombreux inconvénients, tels que des vitesses limitées et une faible bande passante qui entravent les transferts de données importants. De plus, chaque disque dur SATA a besoin de son propre port sur la carte mère, ce qui limite le nombre de systèmes de stockage pouvant être connectés à l’appareil.

Le SSD NVMe a été introduit en 2011 pour résoudre les problèmes posés par la technologie SATA. NVMe est une interface et un protocole de stockage qui fonctionne avec le bus PCIe pour lire et écrire rapidement de grandes quantités de données.

NVMe permet aux SSD de se connecter directement au CPU via le bus PCIe pour transférer des données via des voies à grande vitesse. Une seule voie PCIe de génération 4 peut transférer jusqu’à 2 000 Mo/s de données, les disques SSD NVMe pouvant en utiliser jusqu’à quatre. À titre de comparaison, SATA ne dispose que d’une seule voie, qui peut transférer jusqu’à 600 Mo/s.

Les avantages de la technologie NVMe

La technologie NVMe offre plusieurs avantages par rapport aux protocoles de stockage classiques :

• Tout d’abord, elle offre des vitesses de transfert de données nettement supérieures, ce qui permet d’accéder plus rapidement aux fichiers et de réduire la latence. Cela est dû à l’utilisation d’une interface PCIe à haut débit, qui permet aux disques durs NVMe de fournir des performances exceptionnelles.
• Deuxièmement, le disque dur NVMe a une capacité d’opérations d’entrée/sortie par seconde (IOPS) plus importante, ce qui améliore la réactivité globale du système.
• Un autre avantage est que les disques NVMe consomment moins d’énergie que les disques durs clasdiques, ce qui permet de réduire la consommation d’énergie et les coûts d’exploitation.
• Enfin, la technologie NVMe prend en charge des fonctions avancées telles que la protection des données de bout en bout, garantissant l’intégrité et la sécurité des données stockées.

Différence entre SSD NVMe et SSD SATA

L’interface SATA utilise des pilotes AHCI, tandis que NVMe est explicitement conçu pour les SSD utilisant la technologie de stockage flash. En d’autres termes, elle est non seulement plus rapide, mais elle offre également des performances optimisées. En effet, SATA communique avec le contrôleur SATA avant de se connecter au processeur du système, tandis que la norme NVMe connecte le SSD au processeur directement sans aucun contrôleur.

Les pilotes AHCI des SSD SATA ne disposent que d’une seule file d’attente avec 32 commandes par file d’attente. En revanche, le SSD NVMe autorise jusqu’à 65 535 files d’attente avec une profondeur maximale de 65 536 commandes par file d’attente.

Grâce à la technologie NVMe, le CPU gère les files d’attente plus efficacement grâce aux performances élevées de la signalisation de traitement des E/S, ce qui réduit les surcharges du CPU. Une faible surcharge du CPU entraîne une réduction des cycles du CPU. En comparaison, les SSD SATA produisent des cycles CPU élevés dans le traitement des E/S.

La technologie NVMe offre une latence réduite grâce au chemin de données raccourci et optimisé par rapport aux SSD SATA. Elle produit une latence d’environ 2,8 microsecondes, alors que les disques SSD SATA ont une latence d’environ 6 microsecondes, soit près de 3 microsecondes de plus que les disques SSD NVMe.

Les SSD NVMe sont les mieux adaptés à la gestion des charges de travail des entreprises, à l’intelligence artificielle, aux projets d’apprentissage automatique, à l’analyse en temps réel, aux transferts de données volumineux et au DevOps. Ils sont couramment utilisés dans les centres de données, les ordinateurs portables haut de gamme et les ordinateurs de bureau préfabriqués.

Les disques SSD SATA, quant à eux, conviennent mieux à l’analyse de petites données et à diverses applications de stockage léger. Ils sont principalement utilisés dans les ordinateurs portables et les serveurs bon marché.

En termes de prix, les SSD NVMe sont plus chers que les disques SSD SATA. Le prix actuel de 1 To de stockage de données sur SSD SATA est d’environ 100 à 130 $. Les disques SSD NVMe ont un prix plus élevé – 1 To de stockage coûte entre 129 et 200 $.

Voici un tableau comparatif entre AHCI et NVMe :

Facteurs de forme et normes NVMe

La technologie NVMe fait l’objet d’améliorations constantes en ce qui concerne ses caractéristiques et ses spécifications. Depuis la première introduction de l’interface NVMe, quatre facteurs de forme NVMe sont disponibles sur le marché : U.2, M2, carte d’extension (AIC) et facteur de forme pour entreprise et centre de données (EDSFF).

Les facteurs de forme SSD NVMe sont compatibles avec les disques SSD basés sur PCIe puisqu’ils sont désormais considérés comme une norme industrielle.

Voici une explication de chaque facteur de forme NVMe :

• U.2 – Ces disques SSD peuvent s’adapter à l’emplacement existant de la carte mère pour les disques SSD SATA, mais peuvent également utiliser jusqu’à quatre voies PCIe. Les disques SSD U.2 sont disponibles en 2,5 pouces et 3,5 pouces. Les disques U.2 sont disponibles dans différentes capacités de stockage.
• M.2 – Ces disques SSD sont beaucoup plus petits que les disques U.2. Il s’agit de disques NVMe compacts à faible dégagement de chaleur. Pour utiliser un disque dur SSD M.2, assurez-vous que votre carte mère dispose d’un emplacement approprié.
• AIC – Les disques SSD AIC sont faciles à connecter via le bus PCIe. Ils sont donc faciles à déployer à des fins commerciales, comme dans les centres de données. Certains SSD AIC incluent des processeurs et des puces supplémentaires pour améliorer leurs performances.
• ESDFF – ces disques maximisent la capacité par disque. Ils sont extensibles jusqu’à 30 To. Ils sont principalement utilisés dans les systèmes de stockage des entreprises et des centres de données. Le facteur de forme ESDFF met l’accent sur l’efficacité thermique afin de réguler la température du système.

Conclusion

NVMe est une technologie révolutionnaire qui a dépassé son prédécesseur SATA avec des performances notables. Elle offre des vitesses de transfert plus rapides et une latence plus faible, ainsi que d’autres avantages. Elle utilise les voies de données PCIe afin que le périphérique de stockage puisse communiquer directement avec le CPU.

Pour exploiter tout le potentiel des disques SSD NVMe, utilisez-les pour le déploiement d’applications en temps réel, l’analyse de données, l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique.

Nous avons abordé les quatre types de facteurs de forme NVMe suivants :

• U.2 – ces disques peuvent utiliser la connexion SATA et jusqu’à quatre voies PCIe.
• M.2 – disques compacts fonctionnant à basse température, ce qui optimise les performances.
• AIC – un facteur de forme NVMe qui se présente sous la forme de cartes d’extension.
• ESDFF – une excellente option pour les solutions de stockage de données d’entreprise.

Nous espérons que cet article vous a aidé à mieux comprendre le fonctionnement interne de NVMe et ses avantages par rapport à SATA. Si vous avez des questions, laissez-les dans la section des commentaires ci-dessous.