Qu'est-ce que l'interface NVMe ?
NVM Express (de l'anglais Non-Volatile Memory, on le trouve aussi de façon abrégée NVMe) est une spécification d'interface permettant à un ordinateur d'accéder à un périphérique de stockage permanent à travers un bus PCI Express.
Qu'est ce que le NVMe ?
Sommaire
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Introduction : Genèse & Contexte
Qui sont les protagonistes ?
NVM Express est un consortium composé de plus de 100 sociétés membres. Certaines sociétés participent à des groupes de travail plus restreints chargés d'élaborer la collection ouverte de spécifications NVM Express.
- Les membres de la communauté NVM Express travaillent activement à l'élaboration des spécifications et des normes nécessaires pour faire progresser les capacités et les possibilités d'utilisation de la NVM et pour fournir des technologies, des produits et des solutions au marché.
- La normalisation regroupe 60 constructeurs, dont Cisco, Dell, EMC, Intel, Microsemi, Microsoft, NetApp, Oracle, Samsung, SanDisk, Seagate et Western Digital6.
NVM Express (de l'anglais Non-Volatile Memory, on le trouve aussi de façon abrégée NVMe) est une spécification d'interface permettant à un ordinateur d'accéder à un périphérique de stockage permanent à travers un bus PCI Express1.
Les spécifications de la famille NVM Express® (NVMe®) définissent la manière dont le logiciel hôte communique avec la mémoire non volatile à travers de multiples transports tels que PCI Express® (PCIe®), RDMA, TCP et plus encore.
- Il s'agit de la norme industrielle pour les SSD dans tous les formats (U.2, M.2, AIC, EDSFF). NVM Express est un consortium à but non lucratif.
NVMe est conçu dès le départ pour fournir un accès au stockage à large bande passante et à faible latence pour les technologies NVM actuelles et futures. Les normes NVM Express comprennent :
- Spécification NVM Express (NVMe) :
- L'interface de registre et le jeu de commandes pour le stockage attaché à la technologie PCI Express avec un logiciel standard disponible pour de nombreux systèmes d'exploitation. NVMe est largement considéré comme la norme industrielle de facto pour les disques SSD PCIe.
- Spécification de l'interface de gestion NVMe (NVMe-MI) :
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- Ensemble de commandes et architecture pour la gestion hors bande du stockage NVM Express (par exemple, découverte, surveillance et mise à jour des périphériques NVMe à l'aide d'un BMC).
- Spécification NVMe over Fabrics (NVMe-oF) :
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- Extension de NVM Express qui permet d'acheminer le jeu de commandes NVM Express par des transports supplémentaires au-delà de l'architecture PCIe.
- La technologie NVMe over Fabrics étend les avantages d'une architecture de stockage efficace à l'échelle des plus grands centres de données du monde en permettant au même protocole de s'étendre sur diverses interfaces en réseau2.
Explications techniques
Architecture :
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Sur le plan architectural, la logique de NVMe est physiquement stockée et exécutée par la puce du contrôleur NVMe qui se trouve physiquement au même endroit que le support de stockage, généralement un disque SSD. Les changements de version de NVMe, par exemple de 1.3 à 1.4, sont intégrés dans le support de stockage et n'affectent pas les composants compatibles PCIe tels que les cartes mères et les CPU3.
- Les périphériques de stockage utilisant SATA Express et la spécification M.2 qui prennent en charge NVM Express en tant qu'interface de périphérique logique constituent un cas d'utilisation populaire pour NVMe et sont devenus la forme dominante de stockage à semi-conducteurs pour les serveurs, les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables.
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Ci-dessus : Intel P3608, NVMe flash SSD.
Les périphériques NVMe sont principalement disponibles sous la forme de cartes d'extension PCI Express de taille standard4 et de périphériques de 2,5 pouces qui fournissent une interface PCIe à quatre voies via le connecteur U.2
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But :
Il s'agit de donner l'accès de façon performante à la mémoire flash sans passer par le protocole disque SCSI et donc avec un temps d'accès réduit et une charge moindre pour le processeur.
- Par sa conception, NVM Express permet d'exploiter le potentiel d'accès en parallèle aux systèmes à base de mémoire flash.
- Il est possible d'atteindre 3 millions d'IOPS avec un système de ce type, là où le Serial ATA (SATA) plafonne à 150 000 IOPS1.
- Sa bande passante maximale théorique est de 8 Go/s en PCI Express 4.0 et évolue, là où le SATA III qu'il remplace sur une autre connectique plafonnait avec son protocole AHCI à 600 Mo/s.
NVMe permet de nouveaux usages grâce à son temps d'accès plus faible que ce que permettait la connectique SATA avec son interface AHCI et ses plus hautes performances en lecture et écriture, dues à la nature de la mémoire pour laquelle elle a été conçue (flash), par exemple dans le Cloud computing.
- Les premières spécifications ont été publiées en 20113. NVMe 1.2 est sorti en 20144, NVMe 1.3 a été publié en juin 20175 et NVMe 1.4 le 10 juin 2019.
- La normalisation regroupe 60 constructeurs, dont Cisco, Dell, EMC, Intel, Microsemi, Microsoft, NetApp, Oracle, Samsung, SanDisk, Seagate et Western Digital6.
Formats :
Il existe de nombreux formats pour les SSDs NVMe, tels que AIC, U.2, U.3, M.2, etc.
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AIC (carte d'extension) :
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U.2 (SFF-8639) :
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- Presque tous les premiers lecteurs à semi-conducteurs NVMe sont des AIC HHHL (demi-hauteur, demi-longueur) ou FHHL (pleine hauteur, demi-longueur), avec une interface PCIe 2.0 ou 3.0.
- Une carte de disque dur NVMe HHHL est facile à insérer dans un emplacement PCIe d'un serveur.
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- U.2, anciennement connue sous le nom de SFF-8639, est une interface informatique permettant de connecter des disques durs à état solide à un ordinateur.
- Elle utilise jusqu'à quatre voies PCI Express.
- Les serveurs disponibles peuvent combiner jusqu'à 48 SSD NVMe U.2
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U.3 (SFF-8639 ou SFF-TA-1001) :
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M.2 :
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- U.3 est basé sur la spécification U.2 et utilise le même connecteur SFF-8639. Il s'agit d'une norme " tri-mode ", combinant la prise en charge SAS, SATA et NVMe dans un seul contrôleur.
- La norme U.3 peut également prendre en charge l'échange à chaud entre les différents disques lorsque le micrologiciel le permet.
- Les disques U.3 sont toujours rétrocompatibles avec les disques U.2, mais les disques U.2 ne sont pas compatibles avec les hôtes U.3.
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- M.2, anciennement connu sous le nom de Next Generation Form Factor (NGFF), utilise un bus informatique M.2 NVMe pour les SSD.
- Les interfaces fournies par le connecteur M.2 sont de type PCI Express 3.0 ou supérieur (jusqu'à quatre voies).
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Nos produits NVMe
Nos partenaires Transcend et Innodisk proposent des modules PCI Express M.2 NVMe.
Bibliographie
- 1 - White Paper : NVMe Explained
- 2 - Site officiel de NVMe : https://nvmexpress.org/
- 3 - https://web.archive.org/web/20210127014339/https://www.anandtech.com/show/14543/nvme-14-specification-published
- 4 -https://www.tomshardware.com/reviews/intel-ssd-dc-p3700-nvme,3858-3.html
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