¿Qué es NVMe?

Comprender NVMe

En esencia, NVMe es una nueva interfaz de comunicación y un controlador de generación diseñado desde cero para aprovechar al máximo la naturaleza paralela y la baja latencia del almacenamiento de información basado en flash.

Antes de NVM, los discos SSD solían utilizar interfaces como SATA (ATA serie) o SAS (SCSI conectado en serie), que originalmente se desarrollaban para discos duros mecánicos (HDD) mucho más lentos.

Si bien estas nuevas interfaces de generación permitieron que los discos SSD ofrecieran un aumento del rendimiento en comparación con un producto HDD, con el tiempo se convirtieron en cuellos de botella, impidiendo que se materializara todo el potencial de la memoria flash. NVMe se encarga de esto conectándose directamente a la CPU a través del bus PCIe de alta velocidad, lo que permite más rutas de datos directas y un ancho de banda considerablemente mayor.

Diferencias entre NVMe y los protocolos de almacenamiento tradicionales

La distinción entre NVM de nueva generación y los protocolos de almacenamiento tradicionales como SATA y SAS es marcada, y gira principalmente en torno a la eficiencia, el paralelismo y la latencia.

Los protocolos tradicionales, diseñados en una era de placas giratorias y cabezales mecánicos, incorporan estructuras de comando y sobrecargas que son innecesarias y perjudiciales para el rendimiento de un producto de memoria flash.

SATA, por ejemplo, soporta sólo una cola de comandos con una profundidad de hasta 32 comandos. Si bien SAS ofrece mejoras, aún lleva equipaje heredado.

NVMe, por el contrario, fue diseñado específicamente para las características de la memoria no volátil. Soporta un número significativamente mayor de colas de comandos: hasta 65.535 colas, cada una capaz de contener hasta 65.536 comandos.

Este aumento masivo en la capacidad de puesta en cola permite un grado mucho mayor de paralelismo, lo que significa que el sistema puede manejar un número mucho mayor de solicitudes de E/S simultáneamente. Esto es crucial para los procesadores multinúcleo modernos y las cargas de trabajo exigentes que generan muchas operaciones de acceso a datos simultáneas.

Casos de uso y aplicaciones de NVMe

Las características de rendimiento transformador de los NVMe internos han llevado a su adopción generalizada en diversos entornos exigentes, como los servidores dedicados (en los que la velocidad, la baja latencia y el alto rendimiento son primordiales), a través de aplicaciones transaccionales como la gestión de identidades y accesos.

Su capacidad para acelerar significativamente el acceso a los datos la convierte en una tecnología fundamental para las aplicaciones modernas que consumen muchos datos, donde el precio de la unidad no es un problema.

Optimización de Cloud e Infraestructura Local

NVMe desempeña un papel fundamental en la optimización de infraestructuras locales y de cloud de próxima generación, ya que reduce los cuellos de botella en el almacenamiento que pueden obstaculizar el rendimiento general del sistema.

En entornos cloud, ya sean públicos, privados o híbridos, el almacenamiento basado en NVMe permite a los proveedores de servicios de cloud público ofrecer niveles de mayor rendimiento y soportar una mayor densidad de máquinas virtuales (VM) por servidor físico.

Esto se traduce en soporte para mejorar la capacidad de respuesta de las aplicaciones y la utilización de recursos. En el caso de los centros de datos locales, la integración de NVMe puede revitalizar infraestructuras antiguas a un bajo precio, aumentar el rendimiento de aplicaciones empresariales críticas, como bases de datos y sistemas ERP, y permitir estrategias de organización en niveles de datos más eficaces.

Al garantizar un rápido acceso a los datos, NVMe ayuda a las organizaciones a cumplir los estrictos acuerdos de nivel de servicio (SLAs) y a ofrecer una experiencia de usuario superior para sus servicios y aplicaciones alojados. La tecnología es fundamental para crear entornos de TI ágiles y con capacidad de respuesta capaces de manejar cargas de trabajo dinámicas.

Apoyo a la IA y las cargas de trabajo de Machine Learning

Las cargas de trabajo de Inteligencia Artificial (IA) y Aprendizaje Automático (ML, Machine Learning) consumen muchos datos y son intensivas en el cálculo, lo que exige un acceso extremadamente rápido a vastos conjuntos de datos empresariales.

Un disco SSD NVMe es excepcionalmente adecuado para soportar estas exigentes cargas de trabajo AI y ML. Durante la fase de formación de los modelos ML, se deben introducir cantidades masivas de datos en las unidades de procesamiento (GPU o CPU) de forma rápida y repetida.

El alto rendimiento y la baja latencia de NVMe reducen significativamente los tiempos de ingesta de datos y los tiempos de espera de E/S, acelerando el proceso de formación de modelos iterativos. Esto permite a los científicos de datos e investigadores experimentar más rápidamente y desarrollar modelos más precisos en menos tiempo.

De la misma manera, para la inferencia de IA, donde modelos entrenados realizan predicciones sobre nuevos datos, NVMe garantiza que se pueda acceder a los datos y parámetros de modelo necesarios con el mínimo retraso, lo que es crítico para aplicaciones en tiempo real como reconocimiento de imágenes, procesamiento de lenguaje natural y sistemas autónomos.

Las unidades de estado sólido NVMe también ayudan en las fases de preprocesamiento de datos y ingeniería de las funciones de generación, que a menudo implican una manipulación intensiva de los datos.

Aceleración del Big Data Analytics

El análisis de negocios del Big Data implica el procesamiento y análisis de volúmenes masivos de datos estructurados y no estructurados para extraer información valiosa. Las soluciones de almacenamiento de información tradicionales a menudo se convierten en un impedimento importante para el performance, lo que reduce los tiempos de consulta y la generación de informes.

NVMe acelera el análisis del Big Data ofreciendo el rendimiento de I/O necesario para seguir el ritmo de los potentes motores de procesamiento. Las unidades de estado sólido NVMe minimizan los retrasos en el acceso a datos, ya sean para análisis en tiempo real, consultas complejas ad hoc o tareas de procesamiento por lotes a gran escala.

Por ejemplo, el uso de NVMe como capa de almacenamiento en caché o para almacenamiento primario en plataformas de análisis distribuidos como Apache Spark o Hadoop puede mejorar considerablemente los tiempos de finalización de los trabajos.

La carga más rápida de datos en los motores de análisis de negocios de próxima generación y la recuperación más rápida de los resultados intermedios significa que las empresas pueden obtener información de sus datos más rápidamente, lo que permite una toma de decisiones más informada y una ventaja competitiva.

Al hablar de «NVMe frente a SSD», es importante aclarar que NVMe (Non-Volatile Memory Express) es una interfaz de comunicación y un controlador, no un tipo de memoria en sí. Las unidades de estado sólido (SSD) utilizan memoria flash para el almacenamiento.

La comparación, por lo tanto, es típicamente entre los SSDs NVMe y los SSDs que utilizan interfaces más antiguas como SATA (Serial ATA). Entender sus distinciones es clave para seleccionar el almacenamiento adecuado para necesidades específicas:

• Comparativa del rendimiento : Los discos SSD NVMe ofrecen un rendimiento significativamente superior, ofreciendo velocidades de lectura/escritura mucho más altas (a menudo de 3 a 7 veces más rápidas o más), IOPS (Input/Output Operations Per Second, operaciones de entrada/salida por segundo) mucho mayores y una latencia considerablemente menor en comparación con los discos SSD SATA, gracias a la conexión PCIe directa de NVMe y al protocolo optimizado diseñado para la memoria flash.
   
• Diferencias de costes y casos de uso: Los SSD NVMe suelen tener un coste por gigabyte más elevado que los SSD SATA; por lo tanto, los SSD NVMe suelen ser los preferidos para las aplicaciones críticas para el rendimiento, como los juegos de gama alta, la edición de vídeo, las cargas de trabajo AI/ML y los servidores empresariales, mientras que los SSD SATA ofrecen una solución más asequible para la informática general, los sistemas antiguos o el almacenamiento masivo, donde la velocidad máxima no es la principal preocupación.

Elija una unidad de estado sólido NVMe para su uso con rendimiento rápido y alto en comparación con un disco SSD SATA cuando la carga de trabajo y el caso de uso de su empresa exijan la menor latencia posible y el mayor rendimiento, como para la creación de contenido profesional, operaciones intensivas de bases de datos, análisis exigentes o juegos competitivos, y su sistema admita la interfaz NVMe, y la ganancia de rendimiento justifica la inversión normalmente más alta.

FAQ

¿NVMe es mejor que SSD?

NVMe es un protocolo utilizado por algunos discos SSD de altas prestaciones. Por lo tanto, un SSD NVMe es un tipo de SSD. En comparación con los SSD más antiguos que utilizan protocolos como SATA, los SSD NVMe ofrecen un rendimiento significativamente mejor debido a su conexión PCIe directa a la CPU y a un protocolo diseñado específicamente para la memoria flash en el entorno empresarial.

¿NVMe es lo mismo que SSD M.2?

No, son cosas diferentes. M.2 es un factor de forma físico (la forma y el tamaño de la unidad, como un pequeño stick, en este caso FP, o factor de forma pequeño). Un SSD SFF M.2 puede utilizar el protocolo NVMe de alta velocidad o el antiguo protocolo SATA, más lento. Así pues, aunque muchas unidades NVMe utilizan el formato SFF M.2, no todas las unidades M.2 son NVMe.

¿Qué hace que NVMe sea más rápido que los HDD tradicionales?

Las unidades NVMe son fundamentalmente diferentes de las unidades de disco duro tradicionales. Los discos SSD NVMe utilizan una memoria flash de estado sólido (sin piezas móviles) y se conectan mediante el rápido bus PCIe con un protocolo de comunicación eficaz. Los discos duros se basan en platters magnéticos giratorios y cabezales mecánicos de lectura/escritura, que son inherentemente mucho más lentos y tienen una latencia más alta. Sin embargo, requieren un precio más elevado y los discos duros tienen un precio más bajo.

¿Cómo se compara NVMe con la RAM en velocidad?

La memoria RAM (Random Access Memory) es aún mucho más rápida que el almacenamiento NVMe. La RAM está diseñada para un acceso de muy baja latencia para utilizar los datos que utiliza actualmente la CPU. Mientras que NVMe ofrece una mejora masiva de la velocidad en comparación con el almacenamiento más antiguo, como HDD y SSD SATA, sirve como almacenamiento persistente y no coincide con las velocidades de acceso casi instantáneo de la memoria RAM volátil del sistema.