NVMe vs SSD: подробности, сценарии использования и характеристики в 2022 году

NVMe или SSD: что быстрее, что дешевле и что выбрать при сборке компьютера с нуля? 

Накопители — один из ключевых компонентов любого компьютера. Они хранят файлы, данные и медиаконтент. Без накопителей компьютер попросту не работает — именно поэтому они встроены в аппаратную часть системы.

Те, кто разбирается в железе, всегда ломают голову над выбором комплектующих. Если вы из таких, вы знаете: успокоиться не получится, пока не найдёшь оптимальный вариант. Конечно, виртуальный хостинг или VPS хорошо справляются с задачами в интернете, но физические накопители никуда не деваются. Они выпускаются в разных форматах, с разными характеристиками, преимуществами и ограничениями. Вариантов много — а когда выбор слишком велик, это почти то же самое, что его не иметь вовсе.

В этой статье мы подробно разберём NVMe и SSD, чтобы вы могли выбрать то, что подходит именно вам.

Что такое SSD?

Прежде чем сравнивать NVMe и SSD, нужно разобраться, что такое SSD. SSD (Твердотельные накопители) — технология нового поколения для хранения данных. Они ускоряют работу компьютера на всех уровнях: от загрузки системы до игр. Всё дело в флеш-памяти. Она многократно превосходит по скорости механические жёсткие диски (HDD). Тем не менее эпоха HDD ещё далеко не закончена.

ЧИТАТЬ

HDD против SSD Server — подробное сравнение

Поговорим о разнице между SSD и NVMe. HDD используют подвижные головки чтения/записи, которые перемещаются по поверхности диска для доступа к данным. Именно поэтому HDD периодически выходят из строя. Низкая скорость, характерный шум, повреждение важных данных — всё это хорошо знакомо каждому, кто с этим сталкивался.

SSD работают принципиально иначе. Они используют чипы флеш-памяти NAND, которые обеспечивают минимальное время доступа к данным.

Прежде чем перейти к сравнению NVMe и SSD, стоит знать: технология SSD появилась ещё в начале 1950-х. Однако в открытую продажу накопители поступили лишь в конце 1990-х. Стоили они баснословно дорого — цены исчислялись пятизначными суммами — и вмещали не более 20 МБ данных. Поэтому их использовали исключительно в военных и аэрокосмических целях. К тому же SSD того времени служили не дольше 10 лет, что делало их ненадёжными.

Одно из главных преимуществ SSD в сравнении с NVMe — время доступа. У SSD оно измеряется наносекундами и фактически мгновенно. Это обеспечивается совместной работой NAND и контроллера. Каждая ячейка флеш-памяти NAND (блок) хранит от 256 КБ до 4 МБ данных. Контроллер SSD точно знает адрес каждого блока, поэтому при запросе файла данные становятся доступны практически мгновенно.

Читайте также: Как проверить скорость диска через командную строку Linux?

Виды SSD

Сравнение NVMe и SSD стало актуальным совсем недавно. SSD существуют уже давно, а вот NVMe — это относительно новое направление. SSD выпускаются в нескольких вариантах, каждый из которых имеет свои особенности и характеристики.

SSD форм-фактора 2.5 дюйма (SATA)	M.2 SATA SSD	М.2 NVMe SSD	SSD PCIe
Максимальная совместимость	Форм-фактор M.2	Форм-фактор M.2	Good для материнских плат без поддержки форм-фактора M.2
Форм-фактор 2,5-дюймового корпуса	M.2 2280 — стандартный размер	Компактный и простой в установке	Более быстрые и надёжные RAID NVMe Drives
Тонкий	Без заметного прироста скорости	Значительный прирост производительности, мгновенный доступ к данным	Больше доступных линий PCIe чипсета
Пропускная способность SATA	Пропускная способность SATA	Пропускная способность PCI Express	Больше M.2 накопителей при заполнении всех слотов

• SSD форм-фактора 2.5 дюйма (SATA)

Понимаю, что вы хотите разобраться в NVMe vs SSD. Обещаю, мы дойдём до этого как можно скорее. Но сначала поговорим о 2.5-дюймовых SATA SSD и сравним NVMe vs SATA.

SATA SSD (Serial Advanced Technology Attachment), особенно 2.5-дюймовые, — самый распространённый тип SSD. Они совместимы с большинством ПК, включая самые старые. Форм-фактор корпуса таких накопителей — 2.5 дюйма.

Именно поэтому ноутбуки используют их для размещения жёстких дисков в ограниченном пространстве. Впрочем, это не оптимальное решение: полноскоростной HDD на 7200 об/мин в стандартном 3.5-дюймовом корпусе обходится заметно дешевле.

Кроме того, 2.5-дюймовые SSD, как и HDD, работают через интерфейс SATA. Именно это обеспечивает им широкую совместимость, о которой мы говорили. Стандарт SATA открывает большинство преимуществ SSD, однако ограничивает скорость. Это ключевой фактор в сравнении NVMe vs SSD.

2.5-дюймовые накопители стали тем шагом вперёд, который позволил создавать компактные устройства хранения данных. Стоит также отметить: у 2.5-дюймовых SSD внутри корпуса остаётся свободное пространство, тогда как HDD используют его полностью. Это говорит о том, что в плане развития SSD SATA vs SSD ещё есть куда расти.

• M.2 SATA SSD

Сравнивая NVMe vs SSD, нельзя обойти стороной форм-фактор M.2. Это один из самых заметных и неотъемлемых элементов современных SSD. Накопители M.2 выпускаются в разных размерах, стандартом считается M.2 2280.

Первые две цифры (22) обозначают ширину M.2 накопителя в миллиметрах, следующие две (80) — его длину. Чтобы лучше представить себе M.2 SSD, думайте о них как о тонких USB-накопителях. Некоторые сравнивают их по форме с пластинкой жевательной резинки.

Несмотря на то что M.2 накопители выпускаются в разных размерах, универсального руководства по выбору не существует. Всё зависит от конкретного случая: нужно проверить, какой форм-фактор поддерживает ваш компьютер. Только так можно убедиться, что купленный накопитель подойдёт к вашей материнской плате.

Мы ещё не готовы дать окончательный ответ на вопрос NVMe vs SSD, но сначала важно кое-что уточнить. Форм-фактор M.2 стал большим шагом вперёд по сравнению с 2.5-дюймовыми и 3.5-дюймовыми решениями. Однако заметного прироста скорости относительно SATA SSD он не принёс. Более того, многие M.2 накопители сами используют пропускную способность SATA. Хуже того — накопитель может позиционироваться как NVMe, но быть ограничен до SATA из-за возможностей вашей материнской платы. Читайте дальше, чтобы узнать, как выглядит NVMe vs. M.2 на практике.

• М.2 NVMe SSD

Вот где вы получите частичный ответ на вопрос о NVMe vs SSD. NVMe расшифровывается как Non-Volatile Memory Express. Ключевое слово здесь — Express: оно отражает тип пропускной способности, которую используют NVMe накопители. Вместо SATA они задействуют шину PCI Express (PCIe) вашего компьютера — ту же, что используют видеокарты, звуковые карты и другие компоненты.

Кроме того, NVMe SSD используют упомянутый форм-фактор M.2. При этом NVMe SSD больше не ограничены пропускной способностью SATA. Именно это ставит их выше всех остальных типов SSD. Теперь понятно, почему NVMe выигрывает в сравнении NVMe SSD vs SATA SSD.

Благодаря этому такие накопители могут быть крайне компактными, при этом используя передовые технологии. Они легко устанавливаются и обеспечивают максимальную скорость и надёжность хранения данных.

• SSD PCIe

PCI Express SSD — ещё один тип твердотельных накопителей. Их доля на рынке снизилась с появлением NVMe SSD. Теперь, когда вы лучше разобрались в NVMe vs SSD, важно знать: эти накопители выполнены в виде карт расширения PCIe. Именно поэтому они незаменимы для материнских плат без поддержки форм-фактора M.2. Кроме того, если вы не хотите занимать линии PCIe чипсета под быстрое хранилище, PCIe SSD — подходящее решение. Maybe все слоты M.2 заняты, но нужны дополнительные M.2 накопители, или M.2 накопители не помещаются из-за высоты — PCIe SSD решают эту задачу. Возможно, вам нужно объединить NVMe накопители в RAID для достижения максимальной скорости и надёжности. Если хотя бы одна из этих ситуаций вам знакома, PCIe SSD — то, что вам нужно.

Если хотите узнать о лучших вариантах материнских плат на рынке и их совместимости с вашим оборудованием, загляните в наше подробное руководство по этой теме — найдёте его прямо здесь.

Сценарии использования NVMe

Теперь, когда разница между NVMe vs SSD стала понятнее, разберёмся, где применяется NVMe. Есть немало задач, где каждая наносекунда на счету. Это хорошо знают специалисты в финансах, eCommerce и продажах программного обеспечения, работающие с клиентами в режиме реального времени. То же касается приложений на основе искусственного интеллекта, машинного обучения, работы с большими данными и продвинутой аналитики. DevOps-процессы позволяют миллиардам пользователей выполнять больше итераций за меньшее время. Во всех этих сценариях NVMe становится оптимальным решением.

NVMe через ткани (NVMe-oF)

Тема NVMe vs SSD этим не исчерпывается — это только начало. NVMe — не просто быстрое флеш-хранилище с поддержкой шины Express. Его можно рассматривать как сквозной протокол для эффективной передачи данных между серверами и системами хранения.

NVMe over Fabrics (NVMe-oF) повышает производительность NVMe и снижает задержки. Это касается различных типов сетевых фабрик: Ethernet, InfiniBand и Fibre Channel.

Кроме того, NVMe-oF обеспечивает более высокий показатель IOPS. В сочетании со снижением задержки на всём пути от программного стека хоста через Data Fabric до массива хранения это даёт отличный результат.

NVMe через Fiber Channel (NVMe/FC)

К этому моменту вы уже знаете не только разницу между NVMe и SSD, но и основные сценарии применения NVMe. Однако есть ещё кое-что важное. Крупные компании уделяют особое внимание надёжности, производительности и удобству обслуживания своей инфраструктуры. Именно поэтому они чаще всего строят её на базе Fibre Channel: он поддерживает зонирование на основе оптоволокна и службы имён.

Ряд приложений исторически использовал FCP (протокол SCSI поверх Fibre Channel). Такие приложения, в том числе базы данных, работают быстрее при переходе на протокол NVMe/FC. Впрочем, некоторые компании опасаются, что миграция нарушит работу систем. Когда речь идёт об enterprise-инфраструктуре, вопросов возникает куда больше, чем просто NVMe против SSD. Хорошая новость: трафик NVMe/FC и трафик FCP могут сосуществовать на одной фабрике Fibre Channel.

NVMe через TCP (NVMe/TCP)

Как вы уже знаете, NVMe/FC позволяет реализовать NVMe-oF. Для этого необходима работа поверх Ethernet с инкапсуляцией команд и данных NVMe в датаграммы TCP. То же справедливо и для NVMe/TCP. Звучит сложнее, чем хотелось бы при поиске сравнения NVMe и SSD, но давайте разберёмся.

При этом NVMe/TCP поддерживает значительно большее число очередей и путей к ним по сравнению с iSCSI. Это увеличивает пропускную способность и существенно снижает задержку. Плюс ко всему NVMe over TCP не требует специального оборудования: подойдёт любой Ethernet NIC или коммутатор. Это снижает затраты на развёртывание и обслуживание.

NVMe/TCP одинаково хорошо работает как в облаке, так и на локальной инфраструктуре. Учитывая рост популярности облачных сервисов, это весомое преимущество. Именно оно во многом определяет победу NVMe в споре NVMe против SSD. Гибкость развёртывания выгодна и провайдерам облачного блочного хранилища. Лучшая производительность, поддержка облачных сред, снижение TCO в сочетании с простотой и экономичностью ведут к одному результату: iSCSI постепенно вытесняется NVMe/TCP.

Крупные компании смотрят шире, чем просто на сравнение NVMe и SSD. Для них принципиально важно сочетание высокой производительности и низких затрат. Поддержка одновременно NVMe/FC и NVMe/TCP позволяет этого добиться: пользователи сами выбирают протокол под свои задачи. В конечном счёте именно они лучше всего знают, что нужно их современной SAN-инфраструктуре. Возможность использовать оба протокола параллельно или переключаться между ними должна оставаться открытой.

Является ли NVMe SSD?

Теперь, разобравшись с NVMe и SSD и сценариями применения NVMe, давайте ответим на вопрос: является ли NVMe разновидностью SSD? Нет. SSD хранит данные на интегральных схемах, а NVMe устроен иначе. NVMe — это открытая спецификация интерфейса логического устройства, обеспечивающая быстрый доступ к энергонезависимым носителям. Именно поэтому NVMe превосходит SSD по уровню развития и скорости. Он обеспечивает более надёжное шифрование и соответствие отраслевым стандартам безопасности. NVMe не идеален, но скорость чтения и записи у него в 25 раз выше, чем у SSD. Среди недостатков — более высокая цена и повышенное энергопотребление даже в режиме ожидания.

Насколько NVMe быстрее SSD?

Чтобы разобраться в разнице между NVMe и SSD по скорости, нужно начать с протоколов и архитектуры. SATA SSD используют протокол AHCI (Advanced Host Controller Interface) и обеспечивают скорость передачи данных около 600 МБ/с. С M.2 SSD ситуация другая. M.2 SSD имеют ключи, которые предотвращают установку карты в несовместимый разъём. Как правило, используются три типа ключей: B, M и B+M.

M.2 SSD с ключом B, подключённый к Socket 2 и поддерживающий протокол NVMe, работает минимум в три раза быстрее SATA SSD. M.2 SSD с ключом M, подключённый к Socket 3 и поддерживающий протокол NVMe, работает минимум в семь раз быстрее SATA SSD. Вот почему в споре NVMe против SSD применительно к играм побеждает NVMe.

Уровни производительности SSD Уровни

Разобравшись с основами сравнения NVMe и SSD, рассмотрим уровни производительности SSD. Как мы уже выяснили, существуют разные типы SSD с различными характеристиками. Несмотря на то что SSD в целом работают быстро, скорость у них заметно варьируется. От начального уровня до высокопроизводительных моделей — все они делятся на несколько категорий.

• SATA SSD

Зная, кто побеждает в споре NVMe против SSD и насколько значительна разница в скорости, перейдём к деталям. В лучшем случае скорость стандартных SATA SSD достигает около 550 МБ/с — примерно полгигабайта в секунду в последовательных операциях чтения и записи. Звучит неплохо.
Однако не стоит питать иллюзий: это максимум, и далеко не все SATA SSD его достигают. Большинство из них основаны на устаревшей архитектуре и производственных процессах, что ощутимо сказывается на производительности. С другой стороны, именно это делает их доступными по цене.

Это также означает, что максимальной скорости от них ждать не стоит. Тем не менее, если вы до сих пор использовали HDD, SATA SSD станут заметным шагом вперёд: быстрее загрузка системы, быстрее запуск игр и так далее. Несмотря на то что в споре NVMe против SSD побеждает NVMe, SATA SSD — по-прежнему отличный выбор. Вы получите большинство преимуществ SSD и при этом не потратите столько, сколько стоит NVMe.

• NVMe третьего поколения

NVMe Gen3 SSD — это уже то, на чём становится понятно, почему NVMe выигрывает в сравнении NVMe против SSD. Скорость последовательного чтения и записи у них начинается примерно с 1,5 ГБ/с и достигает 3,5 ГБ/с.

Несмотря на внушительные цифры, разницу в реальной работе вы почувствуете далеко не всегда. Заметного прироста скорости на практике может не быть. Чтобы объяснить почему, приведу аналогию.

Представьте: у вас есть автомобиль. Вы устанавливаете в него самый быстрый и надёжный двигатель на рынке — такой, что используется в Формуле 1. Ожидаете разогнаться до 476,5 км/ч. Но в реальности шины сгорают через секунды после того, как вы нажимаете на педаль. Здесь происходит то же самое.

Формально NVMe выигрывает в споре NVMe против SSD, но на практике всё иначе. Главная причина, по которой вы не получите колоссального прироста скорости, примерно та же. Скорее всего, другие компоненты вашего компьютера просто не поддерживают такую скорость. Ваш CPU может стать узким местом при загрузке. К тому же приложений, которые реально используют такую скорость хранения, немного. Так что даже если теоретически возможно разогнаться до 476,5 км/ч — на практике этого не произойдёт.

Ещё один момент: узкие места возникают потому, что, как мы уже говорили, речь идёт о скоростях последовательной передачи файлов — то есть когда вы читаете или записываете один очень большой файл. Но при запуске приложений файлы, как правило, имеют произвольный размер и не сохраняются последовательно. Это снижает реальную скорость работы.

Это не значит, что SSD имеет хоть какой-то шанс в споре NVMe против SSD. Тем не менее NVMe SSDs заметно выигрывают при загрузке системы, передаче больших файлов, монтаже видео, играх и рендеринге. Монтировать 4K-материал на HDD — настоящая пытка. NVMe SSDs обеспечивают более плавный монтаж и качественный предварительный просмотр в реальном времени.

• NVMe четвёртого поколения SSDs

Спор NVMe против SSD сам по себе масштабен, но и внутри линейки NVMe идёт своя борьба поколений. Четвёртое поколение NVMe SSDs — это, по сути, улучшенное третье. Скорость записи ограничена примерно 7 ГБ/с. NVMe пятого поколения (PCI Express 5.0) должно изменить расклад, но здесь возникает новая проблема.

NVMe SSDs становятся настолько быстрыми, что им уже требуется собственный радиатор. При пиковой нагрузке они разогреваются до температур, при которых не могут работать в полную силу. Общее правило такое: не берите Gen4, если только вам это не нужно по необходимости или вы не гонитесь за максимумом. Например, PlayStation 5 требует NVMe четвёртого поколения SSDs со скоростью не менее 5,5 ГБ/с для расширения встроенного хранилища.

Почему NVMe не определяется в BIOS?

Допустим, вы сделали выбор в пользу NVMe в споре NVMe против SSD, но могут возникнуть проблемы. BIOS не обнаруживает NVMe — распространённая ситуация, которая участилась с ростом популярности M.2 SSDs. Чаще всего причина в том, что NVMe установлен неправильно. В таком случае просто выключите компьютер, извлеките M.2 SSD, вставьте его обратно и закрепите винтом.

Однако причины могут быть и другими. К этой проблеме может привести включённый CSM или Secure Boot, устаревшее приложение для управления дисками, совместное использование пропускной способности другими портами или назначение одной буквы диска сразу двум накопителям. Проблема не зависит от модели компьютера — она одинаково встречается на устройствах Asus, Gigabyte, MSI, Dell, Samsung и других.

Управление дисками — это утилита для работы с хранилищем. В первую очередь она используется для установки новых накопителей. Если инструмент управления дисками устарел, новые накопители могут не отображаться в системе. Secure Boot, в свою очередь, контролирует взаимодействие между загрузчиками, файлами операционной системы и ROM. Именно поэтому при установке нового накопителя он может блокировать его обнаружение — для защиты от атак на систему.

Помимо этого, существует прошивка UEFI, которая обеспечивает совместимость с устаревшим BIOS — это модуль Compatibility Support Module (CSM). Включение CSM может помешать современным накопителям пройти авторизацию в UEFI. Ещё одна причина: слоты PCIe и SATA нередко делят пропускную способность с разъёмами M.2. Это означает, что при установке других накопителей M.2 SSD может отключиться.

Важный момент: чтобы компьютер корректно определял современные устройства, своевременно обновляйте BIOS. Также убедитесь, что ни два накопителя не используют одну и ту же букву диска — иначе один из них просто исчезнет из системы.

Если проблема с тем, что BIOS не обнаруживает жёсткий диск NVMe, решена, но теперь компьютер не видит M.2 SSD, проверьте, обновлён ли драйвер M.2.

Что делать, если NVMe не отображается в BIOS?

Ситуация, когда NVMe не отображается в BIOS, не так критична, как выбор между NVMe и SSD. Способов решить её несколько: настроить M.2 SSD, отключить Secure Boot или изменить настройки PCIe на M.2.

• Настройка M.2 SSD

1. Включите компьютер и сразу начинайте многократно нажимать F2 или Delete, чтобы войти в BIOS. Учтите, что нужная клавиша может отличаться в зависимости от материнской платы.
2. Далее перейдите в раздел Storage Configuration.
3. В разделе SATA Configuration нажмите на Configure SATA as.
4. Затем выберите IDE, нажав Enter.
5. Наконец, нажмите F8, чтобы сохранить новые настройки BIOS и выйти.

• Отключить Secure Boot

1. Перезагрузите компьютер и сразу начинайте многократно нажимать F2/Delete для входа в BIOS.
2. Далее перейдите на вкладку Security и нажмите Secure Boot.
3. Выберите Disabled в меню.
4. Затем перейдите на вкладку Save & exit.
5. Нажмите Save Changes и подтвердите, выбрав Yes. Не выбирайте Save Changes & Exit.
6. Go снова откройте вкладку «Безопасность».
7. Затем выберите «Удалить все переменные безопасной загрузки» и нажмите «Да».
8. После этого нажмите «ОК», чтобы перезагрузить компьютер.

• Установить режим PCIe на M.2

1. Сразу после включения компьютера нажимайте F2/Delete, чтобы войти в BIOS.
2. Нажмите «Дополнительные настройки» или клавишу F7 для перехода в это меню в BIOS.
3. Затем в разделе «Onboard Devices Configuration» найдите параметр «PCI Express slot Bandwidth».
4. Если значение ещё не установлено на «M.2 mode», измените его.
5. Нажмите F10, чтобы сохранить изменения и выйти.

Заключение

В этой статье мы подробно разобрали NVMe vs SSD и рассмотрели различные типы SSD. Мы изучили сценарии использования NVMe и уровни производительности разных SSD. Также мы разобрались, что делать, когда BIOS не видит диск NVMe. Но на этом история не заканчивается.

Ещё недавно серверы VPS работали настолько медленно, что хотелось биться головой об стену. Я помню это как вчера. Виртуальные машины тормозили так, что хотелось сменить профессию. Теперь всё иначе.

При том, что быстрые VPS-серверы с Linux/Windows и SSD: скорость чувствуется буквально на каждом запросе. Видно, как виртуальная машина читает и записывает данные. Становится очевидно, насколько это выгодно для хостинга, торговли на Forexи других задач. Теперь понятно: NVMe — правильный выбор, хотя совсем недавно вы не могли определиться между NVMe vs SSD. Но если они так хороши, почему все ещё не перешли на них? В чём проблема?

Всё просто: как мы уже упоминали, диски NVMe стоят дорого. Купить такой накопитель — удар по бюджету, особенно если нужно корпоративное хранилище NVMe SSD.

Вот здесь на помощь приходит Cloudzy. Cloudzy предлагает корпоративное хранилище NVMe SSD на передовой технологической базе — по цене двух биг-маков. Более 12 дата-центров по всему миру позволяют выбрать сервер рядом с вами и минимизировать задержку. На сервер можно установить Microsoft Windows или любой дистрибутив Linux. Go о преимуществах NVMe в сравнении NVMe vs SSD и узнайте больше о Cloudzy Linux и Windows дешёвый VPS с SSD.

Часто задаваемые вопросы

Что такое VPS SSD?

Virtual Private Server (VPS) — это онлайн-хостинг, который даёт те же возможности, что и выделенный сервер. Хостинг-решения VPS с SSD строятся на современной архитектуре и обеспечивают высокую скорость и надёжность.

Где купить SSD VPS?

Cloudzy предлагает доступные VPS с SSD и гибкие варианты оплаты: криптовалюта (BTC, ETH и другие) или стандартные методы. Гарантия полного возврата средств позволяет убедиться в правильности выбора до того, как вы его сделаете. Скрытых комиссий нет: все цены окончательные, а за стоимость двух биг-маков вы получаете качественный сервер.

Быстрее ли NVMe, чем SATA?

Да, именно так. NVMe почти в 14 раз быстрее SATA по скорости чтения и записи. SATA ограничен примерно 500 МБ/с, тогда как NVMe разгоняется до 7 ГБ/с.

Какие бывают типы SSD?

Существует четыре типа SSD, каждый со своими особенностями. То, что подходит одному пользователю, может не подойти другому.

• 2.5-дюймовый SATA SSD
• M.2 SATA SSD
• М.2 NVMe SSD
• SSD PCIe

Чем отличаются поколения SSD?

Существует почти пять поколений SSD. Каждое из них быстрее, надёжнее и безопаснее предыдущего. Однако у самых новых моделей есть свои недостатки: для поддержания пиковой производительности им требуются радиаторы охлаждения. При этом разница в скорости между поколениями невелика.