NVMe pevné disky? Microsoft chce přechod HDD ze SATA a SAS na rozhraní PCI Express

31

Po NVMe SSD by prý mohly přijít i NVMe mechanické pevné disky. V serverech se teď o nich začíná uvažovat jako o náhradě rozhraní SATA a SAS.

V posledních letech došlo k docela velkému přerodu ve světě PC úložišť. Z disků připojených kabely se do velké míry přešlo na moduly M.2 (nebo výjimečně karty) osazené přímo do desky a používající rozhraní PCI Express. Je možné, že ze SATA SSD se bude stávat čím dál větší minorita.

Vypadá to, že se kvůli tomuto začíná přemýšlet o tom, že by se na rozhraní NVMe přeorientovala i HDD, tedy mechanické pevné disky. Bylo by to zprvu asi jen v serverech, ale unifikování úložišť na standardu NVMe a PCI Express by asi otevřelo cestu k tomu, že by počítače mohly nechat rozhraní SATA úplně za sebou, podobně jako z desek před deseti lety zmizely konektory IDE (PATA).

Tato iniciativa by se mohla rozběhnou v rámci konsorcia OpenComputeProject, kde velcí uživatelé serverů typu Facebook nebo i Microsoft vyvíjejí nové standardy hardwaru pro servery. A právě zástupce z Microsoftu (divize Azure) přišel s návrhem na prosazení NVMe jako náhrady rozhraní SATA a SAS za linky PCI Express, po nichž by pak HDD komunikovala také rozhraním NVMe.

Prezentace Microsoftu navrhující přechod HDD na rozhraní NVMe 03

Na rozdíl od SSD by pevné disky nepotřebovaly dvě nebo čtyři linky, stačila by jim jedna, přičemž by mohlo jít i o PCI Express 3.0 ×1 (jen pro případné multi-port rozhraní by byl třeba párek linek). Důvody pro použití tohoto rozhraní jsou jednoduché: sjednotila by se technologie a PCIe je nativní konektivita procesorů, kdežto SATA bývá až v čipsetu nebo přídavných řadičích. I když v případě AMD Epyců je možné linky PCIe rovnou v CPU přepnout na porty SATA, takže u podobných SoC by tato výhoda až tak neplatila.

V případě SAS disků by odpadly řadiče či SAS expandery a překlady na protokol AHCI. I když u některých procesorů by se třeba musely použít zase přepínače PCI Express, aby bylo dostupných více rozhraní ×1 pro velké množství NVMe HDD. Důležitý faktor by mohlo být, že v rámci NVMe by se podle Microsoftu lépe používaly věci jako technologie Multi-Actuator.

Prezentace Microsoftu navrhující přechod HDD na rozhraní NVMe 04

Nahrazení SAS a SATA rozhraním NVMe ale u pevných disků zatím není nic, o čem by bylo rozhodnuto. V tuto chvíli je to iniciativa klientů, tedy Microsoftu a případně dalších firem, které se za ní postaví. Zda ji ale toto volání akceptují výrobci HDD, to je otázka. Je možné, že budou vnímat pevné disky jako stabilní technologii, kde není třeba takové velké transformace (a investice) dělat, protože SAS/SATA prostě fungují a pro změnu není dost důvodů.

Hypotetická NVMe HDD jsou zatím věc vzdálené budoucnosti

I pokud se Seagate, Toshibu a WD ale podaří přesvědčit, bavíme se zde o docela vzdálené budoucnosti. Nové rozhraní by se mohlo objevit u HDD třeba za pět let nebo později. U otázky, zda je přechod HDD na NVMe třeba, se tedy teď musí řešit, zda taková změna bude dávat smysl v této době a zda bude větší flexibilita NVMe za pět let už třeba.

V případě úspěchu této iniciativy by se rozhraní všech úložiště standardizovalo na PCI Expressu
V případě úspěchu této iniciativy by se rozhraní všech úložiště standardizovalo na PCI Expressu

Co PC?

Každopádně také zatím jde o iniciativu pro servery. Pokud by v nich SAS disky nahradilo NVMe, pak to ještě neznamená, že se NVMe ukáže také u pevných disků pro PC. Tam by SATA pořád mohla být natolik jednodušší a levnější (na kabeláž), aby se nevyplatilo na PCIe vedené po kabelu přecházet. V serveru by totiž dražší kabely nevadily, v PC ale hodně.

Ovšem také těžko říct, zda po pěti až deseti letech bude SATA pořád tak neodmyslitelnou součástí PC jako dnes. Pokud by se v mechanických discích začalo NVMe prosazovat, mohlo by to vést k úplnému odbourání této technologie.

Otázka je, zda by úplnému zrušení rozhraní SATA v osobních počítačích ještě nebránilo přetrvávající používaní optických mechanik (byť ty jsou také nyní málo populární). U těch se zdá PCI Express po kabelu obzvlášť zbytečný. Je ale možné, že by místo NVMe prostě přešly na rozhraní USB, pro které ostatně desky mají už teď interní vývody, jež lze použít.

Galerie: Prezentace Microsoftu navrhující přechod HDD na rozhraní NVMe

Zdroj: Heise.de

NVMe pevné disky? Microsoft chce přechod HDD ze SATA a SAS na rozhraní PCI Express
Ohodnoťte tento článek!
5 (100%) 1 hlas/ů

31 KOMENTÁŘE

  1. Nevidím v tom logiku, ale co čekat od Microsoftu. Daleko logičtější by bylo, aby se disky začaly zapojovat na nějakou sběrnici, která jich dovolí zapojit skoro libovolné množství a ony se jen budou dělit o kapacitu „linky“.
    Něco na principu USB nebo Ethernetu. Dostatečně rychlé rozhraní, kam jde zapojit desítky až stovky zařízení, které na paketovém principu budou komunikovat. Tenhle princip se ukázal nejlepší v sítích, tenhle princip se ukázal jako nejlepší u externích komponent a čekal bych, že nakonec zvítězí i u těch komponent interních.

    • Ona tak komunikují i procesorová jádra…

      Logiku v tom vidím – využít linky PCI-E na rychlé připojení disků místo dnes už pomalých SATA portů a zároveň připojení disků sjednotit vůbec není špatný nápad.

      • Nevím, kde v tom Microsoftím návrhu vidíte něco o sjednocení připojení disků. Já vidím, že očekávají, že pevné disky by se připojovali jednou PCIe linkou, zatímco SSDčka dvěma či čtyřma PCIe linkama. Pokud by to mělo být univerzální, tak na „konektor“ takového rozhraní musí být přivedeny 4 linky, ať je používáte nebo ne. To nezní moc efektivně.

    • To už tady bylo, jmenovalo se to SCSI a (E)IDE a většina IT-neznalých s tím neuměla. Krom toho to má jednu zásadní nevýhodu, a tou je nevyrovnaný výkon.

      Naopak, všechna opravdu rychlá spojení (a to i ta síťová) jsou dnes realizována jako PtP (tj. vše od fastethernetu výše) a hraje se tam na co nejvyšší efektivitu (jumbo pakety, omezení režie protokolu), protože sítě inherentně nebyly stavěny na výkon, ale spolehlivost.

      • Zapomněl jsi ještě na LPT 🙂 Pořád mám v živé paměti externí HDD připojované právě přes LPT. Rychlost závratná 😁
        Ještě že už jsme dávno opustili většinu paralelních rozhraní.

        • Dneska je trend zase opačný, tedy paralelizace přenosu. Vtipné je to třeba u USB, které si to „serial“ dalo i do názvu, ale ty nové verze zavádějí další datové linky. Ono i tomu paralelnímu rozhraní LPT se nechalo říkat sériové, protože každá ta datová linka přenášela ty bity samozřejmě sériově.

          • On je ale velký rozdíl mezi paralelním rozhraním a rozhraním z několika sloučených sériových linek. Hlavně v tom, že když vám v tom sloučeném rozhraní vypadne linka, tak data přenášíte dál – sice nižší rychlostí, ale přenášíte. U paralelního rozhraní přenesete při výpadku jedině velké nic.

          • No ona to byla spíše specialita než běžná věc, ale používalo se to např. na SCSI disky. Byl to vlastně externí box, do kterého se zapojil IDE nebo SCSI HDD a ten se následně spojil přes LPT s PCčkem.
            Když pohledáš na Googlu „TransDisk 3000“, najdeš pár obrázků

      • Ty vaše komentáře, to se mi chce plakat.
        Co si mám představit pod pojmem, že většina IT-neznalých s tím neuměla? Jako že třeba připojit harddisk na SCSI bylo složitější, než připojit harddisk na PATA?
        O těch point to point připojeních mluvíte proč? Point to point připojení je jak USB, tak Ethernet, ale to snad neznamená, že se nedají rozbočit, a že na ně nemůžete pověsit skoro libovolné množství zařízení (dobře, u USB jen 127 nebo kolik, u Ethernetu ještě daleko víc).
        O tom, že sítě byly stavěny na spolehlivost a ne na rychlost, mluvíte proč? To snad platí o všech počítačových rozhraní, že spolehlivost je na prvním místě.
        Přijde mi, že do diskuse vždycky jen vlezete proto, abyste vyblil nějakou kravinu, kde je pár termínů a čekáte, že budete považovanej za odborníka.

        • Třeba si představ, že ne každý zvládl nastavit SCSI id. Nebo že měli hokej v terminaci, zejména u wide adaptérů, které byly typicky uprostřed sběrnice, takže jsi musel myslet na terminaci horních 8 bitů jinde, než kde byly zaterminované dolní. Délka celé sběrnice, externí zařízení, nastavování spinup delay…

          A o PtP píšu proto, že tu blouzníš o sdílené sběrnici. Rozbočení USB i ethernetu vyžaduje aktivní prvek – přepínač. Doporučuju ti se dále neztrapňovat.

          • Tak si pane odborníku ujasníme pojmy. Sběrnice je komunikační kanál, který dokáže současně (pseudosoučasně – na paketovém principu) obsluhovat několik zařízení najednou, tedy její součástí je i nějaký způsob adresace.
            Uvedl jsem vám dva příklady těchto sběrnic, které se prosadili u sítí (Ethernet) a u externích komponent (USB). Oba tyto způsoby vyžadují na rozbočení aktivní prvek (nemůžete to rozdvojit rozdvojkou jako elektriku). A napsal jsem, že něco na tomto principu by bylo potřeba i u interních komponent.
            Načež přijde vylízanej tynyt a začne tu vykládat o tom, že na rozbočení je potřeba aktivní prvek a vyvozuje z toho, že tu blouzním o sdílené sběrnici a ztrapňuju se.

            • O USB i ethernetu jsi ovšem začal blábolit ty. A já ti jen PODRUHÉ připomínám, že to nejsou sběrnice. Chápu, že se to snažíš otočit, abys vybruslil, ale ono je pěkně vidět, že jsi to byl ty, kdo začal blábolit.

              Takže fakta:
              1. poslední sdílený sběrnicový ethernet byl 10base2, a nepoužívá se už dobrých 25 let, protože se na něm jednoznačně projevují nedostatky sběrnice, tj. nutnost sdílet pásmo. Apropos, 10base2 se nerozdvojoval a ani nerozbočoval. Rozbočuje se až 10baseT pomocí hubu (aktivní prvek) a vše vyšší pak už je přepínané, takže se vždy jedná o spojení PtP (se speciální výjimkou broadcastu a multicastu)

              2. USB je sériové rozhraní, které, stejně jako ethernet neumí samo o sobě více zařízení, ale je potřeba aktivní hub.

              Že jsi napsal „že bude potřeba“ to je sice hezké, ale je to totální kravina, stejně jako všechny tvé výblitky v tomhle vlákně, kdy postupně zjišťuješ, že to asi tudy nepůjde, tak si vymyslíš další odbočku. Ta tvá „sdílená-přepínaná sběrnice“ bude mít ještě další chybku, kterou jsem si nechal na dobu, kdy se pořádně odkopeš: a tou je její délka. Když bude rychlá, nebude levná a dlouhá. Když bude levná, nebude rychlá ani dlouhá. A třetí variantu si určitě taky odvodíš. 😉

              A ještě mi prozraď, brouku Pytlíku, jak máš v plánu předávat řízení sběrnice? Round robinem/tokenem? CSMA/CD? Nebo to chceš vrátit do dob ořezaného IDE, kdy to bude řídit nějaký HBA? 😁

            • tynyt:
              Tak už jsem vás konečně pochopil. Vy si myslíte, že Ethernet a USB nejsou sběrnice. To druhé má slovo sběrnice dokonce v názvu, ale namachrovaný hlupáček má jasno. V tom případě se opravdu nemáme o čem bavit. Obrázek, ať si o nás udělají jiní.

            • Ne, máte to špatně – sběrnice je jakákoliv komunikační kanál, po kterém se přenáší data. Není tam žádná podmínka že by sběrnice musela obsluhovat více zařízení najednou. Nůže existovat PoitToPoint sběrnice pro komunikaci pouze mezi dvěma zařízeními a může existovat sdílená sběrnice kde těch zařízení je hromada. A Ethernet není sběrnice, je to norma popisující síťovou komunikaci po různých přenosových médiích. Až 10base2 je sběrnice. A USB není jedna sběrnice – je to více sériových PoinToPoint sběrnic propojených pomocí aktivních prvků – USB HUBů.

  2. V oblasti PC si myslím, že je to cesta k tomu, že si dnes koupím notebook s přiletovaným CPU a přiletovanou RAM, tak v budoucnu bude přiletovaný i SSD.
    U serverů se asi MS nejspíše chce vyhnout dnešním řadičům SAS/SATA/SCSI/FC/HBA a jejich ovládací logice, a zjednodušit připojení, nejspíše kvůli virtualizacím a obejít ve výsledku výrobce diskových polí. A management disků dělat pouze na úrovni Storage Space, tedy softwarově.

    Docela dobré info už z roku 2013?! https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/NVM-Express-Optimized-Interface-for-PCI-Express-SSDs-SF13_SSDS004_100.pdf