Схд nvme своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

В течение последних пяти лет конфигурации серверов и аппаратного обеспечения были согласованы. Будь то сервер приложений, массив хранения данных или серверная часть облачных услуг по программному обеспечению (SaaS), то, как менеджеры центров обработки данных строили свои системы, не сильно изменилось. Даже при необходимости более широкого использования периферийных вычислений поблизости от клиента — как для расчетов, так и для хранения — большинство граничных сетей отражают существующие конфигурации аппаратного обеспечения с использованием твердотельных накопителей SATA или SAS.

Лишь в редких случаях, когда необходимо обеспечить соответствие требованиям пяти или шести-девяти соглашений об уровне обслуживания (SLA) для критически важных приложений, мы заметили существенные изменения в конфигурациях аппаратного обеспечения. В этих центрах обработки данных избыточность (резервирование) является ключевым фактором, и многие центры обработки данных осуществляют управление своей платформой хранения данных, преимущественно переключаясь на NVME с твердотельными накопителями корпоративного класса. Накопители со спецификацией NVMe также оснащены кеш-памятью DRAM больших объемов для обеспечения производительности в рамках обеспечения качества обслуживания (QoS) (долгосрочная стабильность производительности).

Напрашивается вопрос: Если все больше центров обработки данных переходят на NVMe для обеспечения бесперебойной работы, следует ли мне обновлять свои серверы?

Обновление простого сервера 1U или стойки 10U с SATA или SAS ограничивается доступностью соединений. Большинство систем, в которых реализованы твердотельные накопители SATA или SAS, соединяются с использованием аппаратных RAID-контроллеров. Однако в спецификации NVMe используются порты PCI-Express, которые по своей конструкции обеспечивают более высокие значения скорости передачи данных, а затем оптимизированно используются программно-определяемые профили RAID.

Всего год назад большинство клиентов были вынуждены использовать исключительно интерфейс SATA без планов перехода на NVMe. Даже крупнейшие поставщики первого уровня не совершили полного перехода, используя SATA и NVMe в сочетании 50/50 процентов. Это потому, что для NVMe требуется более тщательное техническое обслуживание и модернизация.

Не все существующие серверы имеют достаточно портов PCIe для поддержки развертывания NVMe в большом масштабе, и большинство центров обработки данных не выполняют замену своих серверов так же быстро, как они меняют свои массивы хранения данных. Проще говоря, если сервер работает и обеспечивает уровень производительности, необходимый для современных операций, действительно ли имеется необходимость в переходе?

Если это так, вот несколько аспектов, которые следует рассмотреть для следующей сборки:

Как эти изменения повлияют на применяемые вами методы резервирования?

Переход на модель с программно-определяемым хранилищем данных (SDS) предоставляет пользователю новый способ управления избыточными резервами и физическими устройствами. В некоторых случаях для перехода с аппаратно-управляемой системы хранения данных на SDS в отношении определенных приложений может потребоваться внедрение изменений на уровне ядра, чтобы обеспечить поддержку стабильной производительности. Кроме этого, для применения платформ SDS пользователям потребуется по-новому подумать о том, как они развертывают и задают конфигурацию своей системы хранения данных для обеспечения избыточных резервов и производительности.

Какие уязвимые места имеются в вашей архитектуре, и устранит ли их NVMe?

Некоторые проблемы могут быть связаны не с передачей данных, а с профилем чтения/записи или просто с отсутствием использования дисков корпоративного класса. Сегодня многие накопители имеют высокопроизводительные технические характеристики в своих перечнях технических данных, но в них не учитывается долгосрочная стабильность или предсказуемость производительности. Обычно это происходит потому, что они рекламируют возможности максимальной производительности, а не профили производительности в устойчивом режиме работы.

Что мешает вам перейти на NVMe сегодня?

Самый большой барьер — это стоимость начальных капиталовложений. Несмотря на то, что при сравнении SATA и NVMe цена флеш-памяти достигает равного соотношения, необходимые изменения в аппаратном обеспечении предполагают повышенную стоимость начальных капиталовложений при выполнении перехода. Как упоминалось ранее, не все серверы оборудованы для развертываний NVMe в большом масштабе, и для полного перехода требуются новые объединительные платы и системные платы.

Выполняете ли вы замену или дополнение имеющейся у вас системы хранения данных?

Для поставщиков услуг, выполняющих требования определенных соглашений об уровне обслуживания, существует реальная необходимость в переходе, если для всей сети требуется одинаковая производительность. Некоторые клиенты могут быть довольны имеющимися уровнями обслуживания и поддержкой приложений, и если покрытие расходов на модернизацию переходит на клиента, то некоторые могут быть против повышения цен.

Хочу ли я соответствовать тренду или у меня имеется спрос, обусловленный активностью клиентов?

Несмотря на то, что всегда приятно иметь новые и превосходные обновления наших серверов и обеспечивать конкурентное отличие от других центров обработки данных, фактом является то, что существует множество улучшений, которые даже могут выдвигать иные соображения в отношении новых сборок.

Современные накопители M.2 NVMe, как правило, не поддерживают оперативную замену и не оснащены креплением для вмещающего корпуса или крепежной скобы. SATA остается доминирующим форм-фактором, поскольку испортившиеся диски могут быть заменены без отключения электропитания всего сервера. Именно в отношении этого актуальным оказывается форм-фактор U.2, так как он позволяет использовать NVMe в центре обработки данных с возможностью оперативной замены в серверных отсеках с фронтальной загрузкой при условии поддержки как хоста, так и ОС. Хотя U.2 выглядит как распространенный форм-фактор для поддержки NVMe на серверах, последние разработки Intel и Samsung, касающиеся форм-факторов, создают больше возможностей для сборок с применением спецификации NVMe. EDSFF (линейка) от Intel и NF1 от Samsung могут устранить некоторые недостатки форм-фактора M.2.

Оба эти форм-фактора являются достаточно новыми, поэтому у нас пока недостаточно данных о долгосрочной производительности и надежности. Однако, как и U.2, они решают реальные проблемы, связанные с удобством обслуживания и эксплуатационной надежностью, для построения последующих систем с NVMe. Как и в состязаниях между BETA и VHS, происходивших в 80-х и 90-х годах, вопрос будет заключаться в том, какой форм-фактор в конечном итоге победит в отношении обеспечения долгосрочной поддержки.

Независимо от того, готовы ли вы к переходу или нет, компания Kingston продолжает предоставлять наиболее стабильно работающие твердотельные накопители SATA корпоративного класса для поддержки большинства установок центров обработки данных, одновременно разрабатывая комплект корпоративных решений с применением NVMe, а также загрузочный диск DC1000M и DC1000B. Когда у вас есть вопросы по поводу центров обработки данных, у компании Kingston есть ответ.

В последние годы мы наблюдаем рост производительности технологий хранения данных, которая, в конечном счете, достигла физических пределов, обусловленных устаревшими протоколами обмена данными в дата-центрах. Несмотря на использование 100GbE и новых сетевых технологий, таких как InfiniBand, эти устаревшие протоколы продолжают замедлять производительность флэш-накопителей, поскольку изолированы внутри устройств. В этой статье мы поговорим о спецификации Non-Volatile Memory Express (NVMe). Затем мы уделим внимание NVMe over Fabrics (NVMe-oF) и NVMe over RDMA over Converged Ethernet (NVMe over RoCE) — новым спецификациям протокола, разработанным для устранения проблемных точек в современных сетях хранения данных.

Поскольку небольшая задержка и широкая пропускная способность всегда были важны для облаков и дата-центров, речь часто заходит о NVMe over Fabrics. Эта спецификация появилась менее 10 лет назад. И поскольку является относительно новой, люди часто имеют ошибочное представление о ней и о том, какие преимущества она несет бизнесу. Технология NVMe-oF постоянно развивается и набирает популярность в ИТ-индустрии, а многие вендоры начали выпускать решения с поддержкой NVMe-oF для корпоративного сектора. И сегодня, для того чтобы соответствовать уровню развития технологий для дата-центров, важно иметь правильное представление о том, что такое NVMe-oF, возможности спецификации и производительность, которую она способна предложить. А также понимать, как ее можно взять на вооружение и использовать вкупе с различными новыми решениями.

NVMe и NVMe-oF

Теоретическая скорость

Скорость передачи данных

Чтобы полностью реализовать потенциал твердотельных накопителей, нам нужна технология, которая сможет осуществлять обмен данными на более высокой скорости. NVMe — вот та спецификация, которая позволяет твердотельным накопителям реализовать потенциал флэш-памяти. Эта технология была представлена в 2014 г, и её основными задачами стали повышение скорости работы приложений (сокращение времени отклика) и внедрение новых и улучшенных возможностей. Существует множество форм-факторов твердотельных накопителей на базе NVMe, и наиболее известные — это AIC (карта расширения), U.2, U.3 и M.2. Твердотельный накопитель на базе NVMe соединяется с компьютером или сервером посредством высокоскоростной шины Peripheral Component Interconnector Express (PCIe), к которой он подключается напрямую. NVMe снижает дополнительную работу центрального процессора и сокращает время между операциями, увеличивая количество операций ввода-вывода в секунду и пропускную способность. К примеру, NVMe SSD предлагает скорость записи свыше 3000 МБ/с, что в 5 раз выше в сравнении с твердотельным накопителем, оборудованным интерфейсом SATA, это в 5 раз выше и в 30 раз выше по сравнению с жестким диском.

NVMe поддерживает множество операций ввода-вывода, выполняемых одновременно, это означает, что масштабные задачи могут быть разбиты на более мелкие, которые будут обрабатываться независимо друг от друга. Это чем-то напоминает работу многоядерного процессора, который обрабатывает несколько потоков команд одновременно. Каждое ядро процессора может работать независимо от других ядер и решать индивидуальные задачи.

Теоретическая скорость

Скорость передачи данных

Тем не менее, проблема с протоколами сетей хранения данных в дата-центрах остается нерешенной. Технология NVMe предлагает гораздо более высокую скорость, чем та, которую удается получить на выходе из сервера, поскольку уже он сам вносит собственные ограничения. Примечательно, что накопители на базе флэш-памяти разрабатывались, в том числе, для применения в мощных кластерах параллельных вычислений, которые состоят из множества серверов и хранилищ. Такое множество соединенных друг с другом систем еще называется фабрикой, сетью хранения данных, которая включает в себя множество коммутаторов, маршрутизаторов, мостов протоколов, шлюзов и кабелей.

В случае с NVMe-oF цели представляются как пространства имен, что эквивалентно LUN в протоколе SCSI. NVMe-oF позволяет серверам связываться с этими накопителями на гораздо более длинных дистанциях, сохраняя ультракороткое время задержки, лежащее в пределах микросекунд. Короче говоря, мы получаем более высокую скорость обмена данными между системами и флэш-накопителями без заметного увеличения времени задержки фабрики. Короткое время отклика частично обусловлено длиной очереди NVMe, о которой мы упомянули выше. NVMe-oF поддерживает очереди такой же длины, как и NVMe — 65 тысяч. Благодаря этому выдающемуся значению спецификация NVMe-oF применима для строительства мощных параллельных архитектур между серверами и накопителями, в которых для каждого отдельного устройства будет своя очередь.

Реализация NVMe в фабрике

Существуют 3 способа реализации NVMe в фабрике — с помощью RDMA, Fiber Channel и TCP.

NVMe-oF over RDMA

Эта спецификация базируется на технологии Remote Direct Memory Access (RDMA) и позволяет данным и памяти перемещаться между компьютерами и накопителями по сети. RDMA — это способ обмена информацией между оперативной памятью двух компьютеров через сеть без вовлечения в эту процедуру процессоров, кэшей и операционных систем этих компьютеров. Поскольку RDMA работает без участия операционной системы, это обычно самый быстрый механизм передачи данных по сети, который нагружает систему в наименьшей степени.

Для передачи данных по IP-сетям используется протокол TCP. Внедрение RDMA обычно осуществляется посредством модели Virtual Interface Architecture, через конвергентную сеть Ethernet (RDMA over Converged Ethernet — RoCE), с помощью технологий InfiniBand, Omni-Path или iWARP. Наиболее популярные на сегодняшний день — RoCE, InfiniBand и iWARP.

NVMe over Fibre Channel

Вариант NVMe over Fibre Channel (FC) часто обозначается как FC-NVMe, NVMe over FC или еще иногда NVMe/FC. Fiber Channel — это надежный протокол для передачи данных между массивами и серверами, который используется в большинстве корпоративных сетей хранения данных. Здесь команды инкапсулируются внутрь FC-фреймов. В основе лежат стандартные правила FC и стандартный протокол FC Protocol, который обеспечивает доступ к общей флэш-памяти NVMe. Несмотря на то, что команды SCSI инкапсулируются внутрь FC-фреймов, их интерпретация и перевод в команды NVMe требует ресурсов и влияет на производительность.

NVMe over TCP/IP

Вне зависимости от того, используете ли вы NVMe-oF на базе RDMA, Fibre Channel или TCP, вы получаете самодостаточное решение на базе NVMe. Любая реализация дает высокую производительность и низкое время отклика, присущие NVMe.

NVMe over RDMA over Converged Ethernet (RoCE)

Среди протоколов с технологией RDMA особо выделяется RoCE. Мы знаем, что собой представляют RDMA и NVMe-oF. И теперь у нас есть Converged Ethernet (CE), поддержка RDMA по сети Ethernet. CE — это как улучшенная версия Ethernet. Ее также называют Data Center Bridging и Data Center Ethernet. Она инкапсулирует транспортный пакет InfiniBand по Ethernet. Такое решение задействует механизм Link Level Flow Control для обеспечения нулевых потерь, даже если сеть перегружена. Протокол RoCE позволяет получить меньшее время задержки по сравнению с его предшественником, iWARP.

Существуют две версии RoCE — RoCE v1 и RoCE v2. RoCE v1 — это протокол уровня Ethernet Layer 2 (канал). Он позволяет соединить два хоста, которые находятся в одном и том же широковещательном домене Ethernet. Таким образом, он не может быть использован для маршрутизации между подсетями. Вторая версия, RoCE v2, базируется на протоколе UDP/IPv4 или UDP/IPv6. RoCE v2, в свою очередь, относится к уровню Ethernet Layer 3 (интернет), и здесь возможность маршрутизации пакетов имеется. Поддержка RoCE v2 в программном обеспечении встречается пока нечасто, но количество соответствующих продуктов постепенно увеличивается. Например, она была добавлена в Mellanox OFED начиная с версии 2.3, а также в ядро Linux 4.5.

NVMe over RoCE представляет новый тип сетей хранения данных. Этот протокол предлагает существующий уровень производительности служб корпоративных данных и широкий выбор аппаратного и программного обеспечения, присущий сетям хранения данных. Хотя протокол RoCE использует преимущества Converged Ethernet, он может работать и в неконвергентных сетях. Для использования NVMe over RoCE в фабрике, технологию Converged Ethernet должны поддерживать сетевая карта, коммутатор и флэш-массив. Кроме того, сетевая карта и флэш-массив должны поддерживать RoCE (такие сетевые карты сокращенно называются R-NIC). Серверы с R-NIC и флэш-массивы с поддержкой NVMe over RoCE подключатся к имеющимся коммутаторам CE автоматически.

Поддержка NVMe-oF over RoCE в продуктах VMware

VMware добавила поддержку общего хранилища NVMe на базе NVMe-oF. Поддержка NVMe over Fibre Channel и NVMe over RDMA для внешних подключений появилась в vSphere 7.0. Хосты ESXi могут использовать RDMA over Converged Ethernet v2 (RoCE v2). Осуществление доступа к NVMe-хранилищу посредством RDMA выполняется хостом ESXi с помощью адаптера R-NIC на вашем хосте и адаптера хранения SW NVMe over RDMA. Для обнаружения хранилищ NVMe настроить необходимо оба адаптера.

При использовании NVMe-oF цели представляются хосту в виде пространств имен в активном/активном или асимметричном режимах доступа (ALUA). Это позволяет хостам ESXi обнаруживать и использовать представленные пространства имен. Внутренне ESXi эмулирует цели NVMe как цели SCSI и представляет их как активные/активные цели SCSI или в виде целей SCSI ALUA.

Требования NVMe over RDMA:

массив NVMe поддерживает протокол RDMA (RoCE v2);
совместимый хост ESXi;
коммутаторы Ethernet поддерживают сеть без потерь;
сетевой адаптер поддерживает RoCE v2;
адаптер SW NVMe over RDMA;
контроллер NVMe;
сегодня RoCE работает на фабриках с потерями, которые поддерживают ZTR (Zero Touch RoCE) или требуют сконфигурированной сети для передачи данных без потерь только на уровне Layer 2 либо на уровнях Layer 2 и Layer 3 (с использованием PFC).

При настройке NVMe-oF на хосте ESXi существуют несколько рекомендаций, которым стоит следовать:

не используйте разные протоколы для доступа к одному и тому же пространству имен;
убедитесь, что хосту представлены все активные пути;
вместо NMP для целей NVMe должен быть использован HPP (High-Performance Plugin);
для ваших целей NVMe вы должны иметь выделенные линии, VMkernels и адаптеры RDMA;
выделенная линия с Layer 3 VLAN или Layer 2;
ограничения:
Namespaces-32;
Paths=128 (максимум 4 пути/пространства имен на хосте).

Заключение

Все большее количество пользователей хранят данные в облаках. И это стимулирует спрос на внутренние хранилища для дата-центров с более высокой скоростью обмена данными. Спецификация NVMe предложила более современный способ подключения накопителей на базе флэш-памяти. Благодаря NVMe и NVMe-oF мы смогли в лучшей мере воспользоваться преимуществами флэш-памяти. И сегодня NVMe-oF и ее разновидности рассматриваются как будущее технологий хранения информации. Эти накопители и системы считаются сердцем центров обработки данных, поскольку в фабрике важна каждая миллисекунда. Технология NVMe сокращает количество команд ввода-вывода с отображением в память и приспосабливает драйверы устройств операционной системы для получения более высокой производительности и сокращения времени задержки.

NVMe становится все более популярной, что обусловлено ее способностью работать с несколькими очередями одновременно при низкой задержке и широкой пропускной способности. И хотя NVMe нашла применение в персональных компьютерах, повышая скорость обработки видео и видеоигр, а также в других решениях, реальные преимущества этой спецификации наиболее всего заметны в корпоративной среде, в системах с применением NVMe-oF. Рынки информационных технологий, искусственного интеллекта и машинного обучения продолжают развиваться, и спрос на технологии с более высокой производительностью неуклонно растет. Сегодня вполне обычно наблюдать за тем, как такие компании, как VMware и Mellanox, выпускают больше продуктов и решений с поддержкой NVMe-oF для корпоративных заказчиков. Располагая современными и мощными кластерами параллельных вычислений, чем быстрее мы можем обрабатывать и получать доступ к нашим данным, тем более ценными они будут для нашего бизнеса.

Настройка массива RAID на дисках NVMe* (Non-Volatile Memory Express*).

Я хочу сделать том RAID с дисками NVMe* через Intel® Virtual RAID on CPU (Intel® VROC).

Подключите диски NVMe* с задней платы к серверной системной платам с помощью разъемов OCuLink* (или коммутаторов/ретаймеров PCIe*) с помощью кабелей OCuLink (например, комплект кабелей OCuLink). AXXCBL665CVCV). В этой статье мы будем использовать разъемы на платах. Если установлен только один процессор, используйте разъемы PCIe* SSD0 или PCIe SSD1, как показано ниже:

Для этого необходимо установить для параметра BIOS Boot Mode параметр UEFI. Если у вас есть какие-либо сомнения в разделе Как включить режим загрузки UEFI? в разделе «Утилита конфигурации человеко-интерфейсной инфраструктуры MegaRAID для серверных систем Intel® и серверных систем Intel® Не должно быть никаких сомнений.

Для получения дополнительной информации см. видеоролик Как сконфигурировать Intel® Virtual RAID on CPU (Intel® VROC).

Впервые для себя мы подключили NVMe диск формата U2 через переходник PCI-Ex4. Такая задача была поставлена клиентом, и нам проще было бы использовать NVMe в форм-факторе M2, но емкость этого диска должна была быть в пределах 1.2TB, ждать готовый продукт от Intel заказчик не хотел и не мог, поэтому пришлось делать такой костыль, но как оказалось работает без нарекании.

Затем мы это все установили через riser card в 1U сервер, и это стало выглядеть уже так:

Дело в том, что накопители NVMe могут работать только с UEFI, поэтому, для того чтобы увидеть накопитель в BIOS, в разделе PCIe/PCI/PnP Configuration необходимо переключить режим работы слота в который установлен наш диск в режим EFI вместо Legacy. Если все сделано верно, то после сохранения настроек и перезагрузки сервера, вы увидите накопитель в BIOS материнской платы:

Устанавливать ОС на данный накопитель можно только из источников с поддержкой UEFI, в нашем случае мы использовали виртуальный привод IPMI в данном режиме.

Установилось все очень даже быстро и по ощущениям сама ОС Windows Server 2016 работает очень приятно.

Информация из CristalDiskInfo

Но мы решили сделать быстрые замеры в нескольких популярных программах без каких либо настрое, т.е. все настройки по умолчанию. Результаты вы можете увидеть ниже.

Впечатлило? Нас тоже, и это вдохновило на написание небольшой записи, где мы будем постепенно добавлять результаты производительности разных дисковых подсистем в различных конфигурациях. Запись можно посмотреть по этой ссылке: Сравнение производительности дисковых подсистем

Благодаря оптимальным настройкам твердотельные накопители способны достичь максимальной производительности. В RAID-массиве они даже могут ставить новые рекорды.

Твердотельные накопители победно шествуют по миру. У дисков на основе флеш-памяти много достоинств, а теперь к ним добавилась еще и доступность больших накопителей емкостью до 1 Тбайт. Кроме того, устройства средней и высшей категории долговечны, о чем свидетельствует большая гарантия, указываемая производителями. И, казалось бы, остается только купить модуль, установить и перенести ОС. Однако не все так просто, как хотелось бы. Оптимальной производительности и большого срока службы накопитель может достигнуть только с правильными настройками. В первой части статьи рассказываем о параметрах наиболее популярных типов твердотельных накопителей.

Тип устройства энергонезависимой памяти определяется протоколом, обеспечивающим передачу данных. На первый взгляд разница может быть практически незаметной. С использованием обычного механизма AHCI скорость обмена данными достигает 550 Мбайт/с, а новой спецификации NVMe — до 4000, причем с более коротким откликом и улучшенным параллельным доступом. Накопители с поддержкой этих протоколов существуют в различных форм-факторах. Для AHCI это традиционный корпус форм-фактора 2,5 дюйма с разъемом SATA и модуль M.2 с так называемым ключом B. Для NVMe наиболее популярен форм-фактор M.2 с ключом M.

Во второй части статьи мы расскажем о возможностях твердотельных накопителей. Для этого мы создали массив RAID 0 из двух высокоскоростных носителей. Однако прежде чем пытаться ставить рекорды, стоит попробовать добиться оптимальной производительности на обычном твердотельном диске.

Подключаем правильно
Первый порт M.2 (выделен желтым) разделяет ресурсы по полосе пропускания с портами SATA 5-6. Если второй порт M.2 (выделен красным) задействовать под накопитель AHCI, он использует полосу пропускания портов SATA 1-2 — вместе с накопителем NVMe в разъеме M.2

Оптимальное использование твердотельных накопителей M.2

Накопители формата M.2, будучи высокоскоростными и компактными (22×80 мм), идеально подходят для мобильных компьютеров. Правда, модули M.2 умещаются не во все компьютеры, кроме того, NVMe и AHCI — это два разных протокола. Если вы последовательно будете выполнять рекомендации, то быстро найдете накопитель, который оптимально подойдет именно для вашего ПК.

В руководстве пользователя или в технических характеристиках на сайте производителя материнской платы десктопа вы найдете информацию о возможности и условиях установки накопителя форм-фактора M.2.

Настройка
Накопители NVMe лучше всего работают с драйверами производителя. Кроме того, нужно установить эту галочку в настройках накопителя (в диспетчере устройств)

Слот M.2 предусмотрен на платах для процессоров поколений Haswell/Broadwell (разъем LGA 1150) и выше, но, как правило, передача данных на старых платах в нем ведется только по двум линиям PCIe 2.0, из-за чего скорость не может превышать одного гигабайта в секунду. Кроме того, нередко обнаруживается, что в UEFI нет поддержки устройств NVMe или нет драйверов для них, поэтому, скорее всего, нужно будет приобрести модуль M.2 с AHCI или обычный накопитель SATA.

Начиная со Skylake чипсет материнской платы поддерживает четыре линии PCIe 3.0, которые в сумме обеспечивают скорость до 4 Гбайт/с. Если при этом на компьютер установлена Windows 10, ничего не мешает поместить модуль M.2 с поддержкой NVMe. В установщике и ОС Windows 7 и 8 отсутствуют драйверы USB для платформы Skylake, а также для накопителей NVMe, что вдвойне усложняет установку. Перед монтажом модуля обратите внимание, с какими интерфейсами слот M.2 разделяет ресурсы по полосе пропускания: разъемы SATA могут быть недоступны при подключении накопителя M.2 AHCI, а накопитель M.2 NVMe может использовать полосу пропускания одного из слотов PCIe. Сверьтесь по руководству пользователя и в случае необходимости подключите другие накопители или видеокарты в свободные слоты.

Windows 10 достигает оптимальной скорости загрузки только в случае, если загрузка компьютера происходит в режиме UEFI и активирована опция Fast Boot

Оптимизация ОС под NVMe

Накопители NVMe работают с драйверами Windows 10, но по-настоящему разгоняются только с драйверами от своего производителя, поэтому такой накопитель лучше выбирать от крупного производителя с хорошей поддержкой ПО (Samsung, Intel, Toshiba, OCZ) и установить их самые свежие драйвера. Для Windows 7 и 8 установите драйвера от производителя во время переустановки.

Переход на накопитель NVMe

Если вы хотите перенести свою систему Windows 7 или 8 на новый компьютер с накопителем NVMe, сначала подключите старый жесткий диск как системный диск SATA к новому компьютеру, загрузитесь с него и установите отсутствующие драйвера (для чипсета, сетевых адаптеров, контроллеров USB и т. д.). Если Windows запросит повторной активации, пока не выполняйте ее.

Сначала вставьте накопитель NVMe и установите драйвера для него с сайта производителя. Затем перенесите вашу операционную систему на накопитель NVMe при помощи специальных средств переноса, предложенных производителем, или программ для создания образов. Внимательно проверьте выравнивание разделов относительно размеров блоков (см. скриншот слева), чтобы гарантировать максимальную производительность накопителя и срок его службы. И только когда компьютер без проблем запустится с накопителя NVMe, активируйте Windows.

Повышаем скорость

Связка из двух высокоскоростных твердотельных накопителей
Материнская плата Gigabyte Z270X-Gaming 7 оснащена двумя слотами M.2, на которых мы создали массив RAID 0, состоящий из двух накопителей Samsung 960 Pro: большей скорости в настоящее время достичь не представляется возможным

После переноса Windows на твердотельный накопитель все должно работать быстрее, если только система не используется уже давно или не установлено слишком много программ. Если быстродействие системы не увеличилось даже на твердотельном накопителе, возможно, некоторые программы попали в автозагрузку и системные службы и тормозят работу ОС.

Диагностика накопителя с помощью утилит от производителя помогает определить его состояние

Владельцам накопителей SATA, особенно не новых, рекомендуется проверить состояние устройства при помощи инструментов производителя (например, Samsung Magician, Crucial Storage Executive, Intel SSD Toolbox) или посредством утилиты Tool SSD Life. Программы не только оценивают состояние диска, но и предсказывают время выхода его из строя, выводя на экран значение SMART. Особенно важен атрибут под названием Reallocated Sector Count (или аналогичный), отражающий число операций переназначения секторов, содержащих ошибку.

Результаты рассчитываются с учетом увеличения износа по шкале от максимального значения (100 или 255) до порога (например, 10 или 0), на котором накопитель перестает работать. Но это только предсказания и теория, поскольку в действительности неожиданно могут отказать даже накопители, чьи значения SMART были в пределах нормы, и наоборот — диски с критическими значениями (более 20-30% износа против изначальных значений) могут проработать еще очень долго.

Тем не менее следует принимать во внимание вероятность сбоя дисков и регулярно создавать резервные копии. Полезно к тому же проводить тестирование (например, посредством AS SSD Benchmark) и сравнивать результаты с данными таких же накопителей, поискав обзоры в Интернете: если ваш диск оказался значительно медленнее или система в целом работает нестабильно, возможно, накопитель нужно заменить.

В погоне за рекордами скорости

Настраиваем RAID-массив
Для получения возможности загрузки с RAID-массива требуется настроить его на аппаратном уровне в UEFI

Быстрее, чем NVMe SSD, работает массив RAID 0 из двух накопителей, когда система записывает и считывает информацию одновременно с двух дисков. Если возьметесь за конфигурацию аппаратных RAID-массивов в BIOS/UEFI и пройдете через установку Windows, то на двух доступных накопителях SATA можете получить такую же скорость передачи данных, как на накопителе NVMe начального уровня. Мы же хотим объединить таким образом два высокоскоростных накопителя NVMe и побить рекорды скорости.

Создание RAID-массива

Для Windows должны быть установлены драйверы Intel для RAID и фирменное ПО Intel Rapid Storage

RAID-массив был готов за несколько кликов. Для установки Windows 10 мы скопировали программу Intel Rapid Storage с прилагающегося к материнской плате диска на USB-флешку. Когда во время установки нужно было выбрать системный диск, мы загрузили драйвер, нажав соответствующую кнопку, после чего массив, связанный с контроллером Intel, определился как диск назначения.

Во время запущенного нами процесса установки UEFI система автоматически загружается из RAID-массива, который используется даже в текущем режиме работы как самый обычный накопитель. Но из-за того, что теперь операционная система обменивается данными только с контроллером Intel для RAID, а не напрямую с накопителями, мы не смогли задействовать драйвер Samsung для NVMe, благодаря которому потенциал 960 Pro мог бы полностью проявить себя, и это немного отразилось на скорости.

RAID 0: преимущества и бенчмарки

На правильных настройках UEFI наша тестовая система загружается менее чем за десять секунд. Полная установка LibreOffice вместе с записью 7000 файлов заняла 21 секунду. Бенчмарки (см. вверху) отражают в цифрах быстродействие RAID-массива, а также его предел. Предел — потому что вместо теоретического увеличения скорости на 100% по сравнению с отдельным диском мы получили только 20% прироста в скорости чтения и 32% — при записи.

Большей скорости мы смогли достичь, применив довольно бесполезный на практике метод: при помощи адаптера подключили второй твердотельный накопитель в слот PCIe для видеокарт, затем загрузились с третьего твердотельного накопителя SATA и объединили оба носителя NVMe с драйверами Samsung в Windows в один программный

Адаптер M.2/PCIe
При необходимости твердотельный накопитель форм-фактора M.2 можно подключить в слот PCIe x4 через переходник

RAID-массив. Такой массив (он, впрочем, не подходит для использования в качестве диска для загрузки системы) обогнал отдельно взятый накопитель на 43% по чтению и целых 82% по записи.

Результаты простого, но довольно быстрого тестирования ATTO Disk Benchmark показали, что скорость даже такой комбинации не превысит 4 Гбайт/с. Это максимальная пропускная способность шины DMI, соединяющей процессор и чипсет. Intel должна принимать срочные решения по изменению структуры платформы, чтобы она могла поддерживать огромные скорости передачи данных NVMe-совместимых накопителей.

Высокоскоростные твердотельные накопители

Еще год назад Samsung выпустила для конечных пользователей первые твердотельные накопители формата M.2 с поддержкой NVMe — модель 950 Pro. Следующее устройство — 960 Pro — по сравнению с первым значительно прибавило в скорости. С точки зрения цены за гигабайт интерес представляет накопитель 960 Evo, который почти не отстает от модели Pro.

ФОТО: CHIP Studios; компании-производители

Читайте также: