NVMe là một cuộc cách mạng thầm lặng trong giới CNTT – NVMe là gì và vì sao nên sử dụng?

#KingstonCognate giới thiệu về Rafael Bloom

Rafael đã dành phần lớn sự nghiệp của mình hoạt động trong các vai trò cấp cao phụ trách về Sản phẩm công nghệ, Truyền thông tiếp thị và Phát triển kinh doanh. Hoạt động tư vấn của ông tập trung chủ yếu vào những thách thức mới về mặt tổ chức, sản phẩm và truyền thông khi có thay đổi về công nghệ và quy định.

Trong vai trò vô cùng đa dạng này, ông thể hiện chuyên môn của mình trong lĩnh vực quản trị thông tin và tuân thủ về mặt thiết kế, quyền riêng tư dữ liệu và các công nghệ mới nổi như AdTech, Mobile & 5G, Trí tuệ nhân tạo và Học máy.

Điện toán: Sức mạnh và tốc độ

Trước đây, tôi đã từng nhắc tới cách thức bộ lưu trữ và bộ nhớ là chìa khóa mở ra những trải nghiệm kỹ thuật số mới trong những năm thuộc thập kỷ 2020. Tóm lại, bạn có thể sở hữu bộ xử lý nhanh nhất có thể tưởng tượng được, nhưng vẫn chưa thể tiếp cận được sức mạnh đó do tình trạng tắc nghẽn trong hạ tầng bên trong của thiết bị. Các ổ NVMe – đặc biệt là những ổ mới nhất, tận dụng tối đa tiêu chuẩn thế hệ mới nhất – chỉ đơn giản là đánh bại mọi thứ.

Tôi muốn chỉ ra một vài lý do đơn giản vì sao NVMe lại khác biệt, nhưng trước hết, hãy để chúng tôi thiết lập những trường hợp điển hình mà bạn có thể chọn dùng NVMe:

Ở biên, ‘Những người dùng cao cấp’ tại các máy trạm có hiệu năng cao đều xử lý những nhiệm vụ điện toán hóc búa, khó nhằn, ví dụ như hậu kỳ video 4K hay kết xuất đồ họa 3D bằng kỹ thuật dò tia. Để kết xuất đồ họa có hiệu năng trơn tru và nhanh chóng khi chỉnh sửa và xử lý hình ảnh video, bạn cần di chuyển qua lại lượng lớn dữ liệu ở dạng không nén. Những quá trình này có thể bị trì hoãn do nhiều yếu tố – ví dụ: không đủ RAM – nhưng những nhiệm vụ điện toán này đang ngày càng vượt quá khả năng xử lý của một ổ cứng quay, và với lượng dữ liệu tăng theo cấp số nhân, ngay cả Ổ cứng thể rắn (SSD) cũng gặp khó khăn.

Về cơ bản, tình trạng tắc nghẽn hiệu năng không nhất thiết là do thiết bị ở Thể rắn (mà suy cho cùng thì ổ NVMe vẫn chính là ổ SSD!), mà là do giới hạn của giao tiếp giữa ổ SSD và CPU. Về vấn đề này, chúng ta hãy nhìn lại hành trình máy tính phát triển – các ổ được cắm vào máy bằng một dây cáp, cùng sự phát triển dần dần của khả năng giao tiếp, từ giao tiếp RS-232 cũ, tới SCSI và sau đó là tiêu chuẩn SATA. NVMe tiếp cận theo một cách khác. NVMe còn được coi là oxit ni-tơ của CPU.

Thế hệ ổ NVMe mới sử dụng tiêu chuẩn PCIe 4.0 để đọc, ghi và di chuyển dữ liệu qua lại. Tiêu chuẩn này có băng thông thông lượng dữ liệu gấp nhiều lần so với ổ SATA nhanh nhất. Tốc độ cao của SATA là khoảng 6 Gb/giây – khá nhanh, nhưng NVMe có thể đạt tốc độ lên tới 32 Gb/giây. Có rất nhiều yếu tố giải thích cho điều này, nhưng để dễ hiểu nhất, đơn giản là bởi NVMe có nhiều ‘làn’ dành cho việc di chuyển dữ liệu hơn. NVMe còn được thiết kế để tích hợp tốt hơn vào các mạng lưới là nền tảng cho hạ tầng điện toán ngày nay.

Các ổ SSD NVMe được thiết kế là một phần tích hợp trong kết cấu của một mạng lưới CNTT. NVMe hoạt động với mức độ tích hợp trực tiếp cao hơn vào CPU của máy tính. Điều này giúp tránh tắc nghẽn dữ liệu thường xảy ra ngay cả ở các ổ SSD SATA nhanh nhất khi đạt đến giới hạn. Kích cỡ của SSD NVMe cũng rất quan trọng – những thiết bị này chỉ tương đương kích cỡ của một thanh kẹo cao su, tức là có thể lắp vừa các thiết bị nhỏ như máy tính xách tay. Có thể bạn không biết, nhưng ngay cả PlayStation 5 của Sony cũng sử dụng NVMe, tức là thời gian tải của máy chơi game có thể giảm từ 40-60 giây ở PS4 xuống còn khoảng 3-4 giây.

Các trung tâm dữ liệu bị ép buộc hoạt động

Thứ hai, chúng ta chỉ cần xem xét nhu cầu tăng đột biến về trung tâm dữ liệu trên toàn cầu. Điện toán trong đám mây tiếp sức cho phần lớn cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Dù thế nào thì điều này đã xảy ra rất nhanh, nhưng COVID-19 đã chứng minh vai trò xúc tác của mình cho quá trình số hóa và ảo hóa văn phòng, cũng như sự thống trị tuyệt đối của thiết bị di động. Ngoài ra, các loại nhiệm vụ điện toán diễn ra trong các trung tâm dữ liệu còn phức tạp và có yêu cầu cao hơn.

Ví dụ: trí tuệ nhân tạo là một thuật ngữ bao trùm nhiều nhiệm vụ điện toán đa dạng, và nhiều trong số đó phụ thuộc vào máy học. Điểm chung của các chế độ điện toán AI là tất cả đều tận dụng lượng dữ liệu lớn để hoạt động. Một lần nữa, NVMe là công nghệ tạo ra sự khác biệt lớn khi cần thực hiện mọi thứ nhẹ nhàng và trơn tru.

Ví dụ: thực tế rằng thuốc men hiện nay đã là một miền riêng trên không gian số. Thế nhưng, ngành y tế còn nhiều diễn biến khác. Chẩn đoán và thuật toán dự đoán được AI hỗ trợ cần xử lý phân tích hàng triệu hồ sơ – và mỗi hồ sơ cá nhân có thể là một hình ảnh kỹ thuật số có độ phân giải rất cao, chiếm nhiều gigabyte dung lượng. Di chuyển dữ liệu qua lại liên quan đến điện toán không giống như bất kỳ quá trình nhận thức nào con người có thể nhận ra – tóm lại, đây là trí tuệ nhân tạo – và điều này đòi hỏi băng thông dữ liệu lớn.

Ở trung tâm dữ liệu có quy mô ngành, NVMe có thể tiến hành công việc – một cách êm ái, với nhiệt độ hoạt động thấp và kích cỡ lại nhỏ gọn.

Tôi đang tìm kiếm điều gì khi xem xét nâng cấp NVMe?

Sau đây là một nội dung rất đơn giản – một số ổ SSD không phải NVMe có thể cắm vào cùng khe với một ổ NVMe, nhưng không thể đạt được hiệu năng như NVMe. Lý do là bởi đầu nối – hay còn gọi là ‘đầu nối M.2’. Với những ai muốn nắm thuật ngữ kỹ thuật và chữ viết tắt, thì loại đầu nối này tương thích ngược với ổ SSD SATA có cùng kích cỡ tương đương với ‘thanh kẹo cao su’.