NVMe è la rivoluzione IT silenziosa - di cosa si tratta e perché è consigliabile adottarla?

#KingstonCognate presenta Rafael Bloom

Rafael ha trascorso la sua carriera operando in vari ruoli dirigenziali nei settori delle tecnologie di prodotto, delle comunicazioni di marketing e nello sviluppo aziendale. L’attività della sua azienda di consulenze è incentrata sulle nuove sfide associate a organizzazione, prodotti e comunicazioni in ambito tecnologico e normativo, con l’obiettivo di creare e preservare i flussi di reddito.

Questo tipo di attività, caratterizzata da elevata interdisciplinarità implica il possesso di conoscenze nei settori della governance e della conformità in termini di design, privacy dei dati e tecnologie emergenti, come AdTech, tecnologie mobili e 5G, intelligenza artificiale e machine learning.

Elaborazione: Potenza e velocità

Ho già illustrato in precedenza come storage e memorie svolgono un ruolo chiave nel consumo delle moderne esperienze digitali che caratterizzano gli anni ‘20 del ventunesimo secolo. Ciò dipende dal fatto che è possibile possedere il più veloce processore in commercio ed essere ancora inabilitati a utilizzare tale potenza a causa dei colli di bottiglia dettati dai limiti dell’architettura interna del dispositivo. I drive NVMe, specialmente i più recenti che sfruttano appieno i vantaggi degli standard di ultima generazione, offrono semplicemente prestazioni senza precedenti.

Vi sono alcune semplici ragioni per cui lo standard NVMe è differente dagli altri standard, e vorrei sottolinearle. Ma prima di tutto è necessario definire le tipologie di utilizzo che rendono la tecnologia NVMe la scelta ideale:

In ambito edge, gli utenti avanzati che utilizzano workstation ad alte prestazioni dedicate all'esecuzione di operazioni di elaborazione intensive, come la post-produzione video in 4K o il rendering grafico in 3D con tracciamento ray tracing. Al fine di ottenere prestazioni fluide e rendering veloci durante l’editing e l’elaborazione di immagini video, è necessario trasferire ed elaborare enormi quantità di dati non compressi. Questi processi possono essere limitati a causa di numerosi fattori, come RAM insufficiente, per esempio. Ma è anche vero che questi processi di elaborazione stanno diventando troppo veloci perché un tradizionale hard drive basato su testine rotanti sia in grado di gestirli in maniera adeguata. E, con la crescita esponenziale dei volumi dei dati, anche i drive a stato solido (SSD) tradizionali mostrano i loro limiti.

Essenzialmente, i colli di bottiglia prestazionali non sono necessariamente causati o eliminati mediante il semplice uso di un SSD. Dopotutto, i drive NVMe sono anch’essi degli SSD. Le limitazioni risiedono invece nel tipo di interfaccia tra SSD e CPU. La causa di ciò risiede nel percorso evolutivo dei computer. I drive erano originariamente collegati mediante cavi tradizionali. La graduale evoluzione delle capacità di un’interfaccia, dalla vecchia RS-232, fino alla moderna SCSI e, infine all’interfaccia standard SATA. La tecnologia NVMe richiede un approccio differente. Potrebbe essere anche descritta come il protossido di azoto per le CPU.

La nuova generazione di drive NVMe utilizza lo standard PCIe 4.0 per leggere, scrivere e trasferire i dati. Questo standard utilizza una larghezza di banda del throughput dati che è infinitamente superiore anche rispetto ai drive SATA più veloci. Lo standard SATA offre velocità massime pari a circa 6 Gb al secondo; un valore piuttosto elevato. Ma lo standard NVMe può offrire velocità fino a circa 32 GB al secondo. Questo è dovuto a numerosi fattori. Ma la spiegazione più semplice è che lo standard NVMe semplicemente utilizza un numero di piste superiore per il trasferimento dei dati. Lo standard NVMe è anche progettato per una migliore integrazione con le reti che caratterizzano le moderne infrastrutture di elaborazione.

Gli SSD NVMe sono progettati per integrarsi perfettamente nelle architetture delle reti IT. La tecnologia NVMe utilizza funzionalità di integrazione diretta con la CPU del computer. Ciò consente di evitare i colli di bottiglia che si verificano anche con i più veloci SSD SATA, quando questi vengono spinti al massimo. Anche il fattore di forma dei dispositivi NVMe è fondamentale: hanno le dimensioni di una gomma da masticare e possono quindi essere inseriti in dispositivi piccoli come i laptop. Forse non lo sapete, ma anche la Sony PlayStation 5 utilizza dispositivi NVMe. Ciò le consente di ottenere tempi di caricamento che passano dai tradizionali 40-60 tipici della PS4, a soli 3 o 4 secondi.

Data center sotto stress

In secondo luogo, è necessario tenere in considerazione non solo l’enorme crescita della domanda globale nei data center. L’elaborazione su cloud sta alla base di molte delle nostre attività quotidiane. Tale transizione stava già avvenendo a grande velocità, ma la pandemia scatenata dal virus COVID-19 ha funto da catalizzatore per la digitalizzazione e la virtualizzazione degli uffici, con un predominio assoluto dei dispositivi mobili. Ciò che più conta, le tipologie di attività di elaborazione che avvengono presso i data center sono ancora più complesse e intensive.

Per esempio, i processi associati all'intelligenza artificiale, un termine che copre un'ampia gamma di attività, fa affidamento sul machine learning. Ciò che accomuna le modalità di elaborazione dei processi IA è che essi fanno leva su enormi quantità di dati per funzionare. Anche in questo caso, la tecnologia NVMe fa la differenza, quando si tratta di eseguire attività in maniera rapida e fluida.

Per esempio, si prenda in considerazione ciò che sta accadendo nella verticale del settore sanitario, e non solo il fatto che la medicina ora rappresenta un dominio digitale. Gli algoritmi di diagnostica e predizione assistiti da IA hanno la necessità di analizzare milioni di schede e dati, con ciascuna scheda individuale rappresentata da un’imaging digitale ad alta risoluzione che occupa interi gigabyte di spazio. Il trasferimento di tutti questi dati comporta processi di elaborazioni differenti da qualunque altro processo cognitivo noto agli umani. Si tratta di intelligenza artificiale dopotutto e tali processi richiedono enormi quantità di larghezza di banda dati.

I drive NVMe sono la soluzione ideale per i data center su scala industriale, contesto in cui sono in grado di operare in maniera silenziosa, a basse temperature e con spazi contenuti.

Quali sono gli aspetti da considerare quando si desidera effettuare l’upgrade verso un dispositivo NVMe?

Questo aspetto può presentare delle complessità. Alcuni SSD non NVMe possono essere installati negli stessi slot utilizzato per i drive NVMe, senza però offrire le stesse prestazioni dei drive NVMe. Questo è possibile in quanto il connettore noto con il nome di “connettore M.2”, per coloro che desiderano conoscere la terminologia e gli acronimi più tecnici, è retrocompatibile con lo standard SSD SATA, che utilizza il medesimo formato a “stecca di gomma da masticare”.