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NVMe es un protocolo de almacenamiento que permite conectar el almacenamiento masivo no volátil a través de la interfaz PCI Express basada en hardware. La abreviatura NVMe es de origen inglés y significa Non-Volatile Memory Express, que traducido al español significa «memoria no volátil express».
La memoria no volátil es un tipo de almacenamiento masivo en el que los contenidos almacenados no se pierden cuando se apaga el dispositivo. Con NVMe es posible lograr tiempos de acceso extremadamente rápidos a pesar del almacenamiento permanente de los datos.
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De unidad de disco duro a unidad de estado sólido
En el contexto de la tecnología informática, tradicionalmente se hacía una distinción entre memoria de trabajo volátil (memoria de acceso aleatorio) y almacenamiento masivo no volátil (discos duros). Mientras que la memoria RAM pierde todo su contenido almacenado cuando se apaga una computadora, el almacenamiento masivo no volátil, como una unidad de disco duro, retiene su contenido.
En los primeros años de la tecnología informática, las tarjetas perforadas y más tarde los sistemas de almacenamiento en cinta generalizados se utilizaron para almacenar información de forma permanente. A lo largo de los años, los discos duros giratorios (unidades de disco duro) se han establecido como almacenamiento masivo de primera elección.
Sin embargo, las principales diferencias entre la memoria de trabajo y el disco duro no estaban solo en la forma en que se almacenaban los datos, sino sobre todo en los tiempos de acceso extremadamente diferentes.
Por ejemplo, el tiempo de acceso a los datos almacenados secuencialmente en un disco duro fue cientos de veces mayor que el tiempo necesario para acceder a la misma cantidad de datos en la memoria. Solo con el uso generalizado de dispositivos finales inteligentes, como teléfonos inteligentes o tabletas, y el uso asociado de unidades de estado sólido (SSD), se interrumpió el predominio de larga data del almacenamiento en disco duro.
Hoy en día, se instalan principalmente unidades de estado sólido en PC de escritorio y portátiles, por lo que en este contexto se puede hablar de un medio de almacenamiento masivo con tiempos de acceso y tasas de transferencia extremadamente rápidos. Con un dispositivo de almacenamiento masivo SSD, los datos se almacenan completamente electrónicamente, sin que se utilicen piezas móviles. Hasta hace unos años, el acceso a los datos todavía se basaba en protocolos obsoletos, que estaban destinados a discos duros giratorios.
¿Cómo funciona NVMe?
Con NVMe, se proporcionó por primera vez un protocolo diseñado para los requisitos especiales de las unidades SSD modernas. Es el sucesor de la interfaz Serial ATA. La interfaz SATA, que inicialmente se utilizó para conectar SSD a la placa base, se convirtió rápidamente en un cuello de botella. Los SSD pudieron proporcionar tasas de transferencia mucho más altas de lo que podía manejar el protocolo.
Con la interfaz NVMe especialmente desarrollada para SSD, las unidades de estado sólido ahora pueden explotar todo su potencial. El estándar PCI Express existente se utiliza para conectar SSD a la placa base. Las tarjetas gráficas y otros componentes de hardware con requisitos de altas tasas de transferencia de datos se conectan a través de PCIe. PCI Express es una interfaz física, mientras que NVMe es una contraparte de protocolo. Esto ofrece la ventaja de que solo se requiere un único controlador en el lado del sistema operativo para operar todos los SSD compatibles con NVMe de diferentes fabricantes.
¿Cuáles son los beneficios de la memoria no volátil Express?
Las numerosas ventajas de NVMe se basan en el uso del estándar PCIe subyacente y la alineación del protocolo con los requisitos y necesidades especiales de los SSD modernos. El conjunto de comandos adaptado a la forma en que funcionan los SSD genera una sobrecarga mínima al acceder y almacenar datos. Debido a la conexión directa a PCIe, no se utiliza un traductor de protocolos, lo que da como resultado latencias más bajas.
Especialmente en el entorno de alojamiento y computación profesional de alto rendimiento, NVMe convence con muchas ventajas. Por ejemplo, los SSD NVMe se pueden usar dentro de una infraestructura informática distribuida y conectarse a través de varias líneas de datos paralelas. Si una línea falla, aún se puede contactar al dispositivo afectado. Además, los dispositivos NVMe ofrecen soporte para intercambio en caliente, de modo que los medios de almacenamiento se pueden intercambiar sobre la marcha.
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Áreas de aplicación de NVMe
NVMe se usa en casi todos los sistemas informáticos en la actualidad. Desde computadoras de escritorio y portátiles hasta estaciones de trabajo y servidores profesionales y computadoras de investigación: los SSD rápidos conectados a través de NVM Express están instalados en todas partes. Se utilizan diferentes factores de forma, que están diseñados para diferentes áreas de aplicación, tales como:
- Tarjetas M.2.
- Dispositivos de factor de forma pequeño de próxima generación (NGSFF).
- Tarjetas PCI Express.
- Dispositivos de factor de forma pequeño (SFF).
Un desarrollo adicional particularmente interesante del estándar NVMe es el llamado «NVMe over Fabrics». La característica especial aquí se refleja en el hecho de que, en lugar de una conexión física directa, se usa una conexión de red para direccionar dispositivos NVMe a través de una red. Por ejemplo, se pueden implementar grupos de medios de almacenamiento SSD que proporcionen cantidades gigantescas de almacenamiento con tiempos de latencia y acceso reducidos.
Non-Volatile Memory Express (NVMe) es un protocolo que se adapta a los requisitos y necesidades especiales de los SSD modernos y se ha establecido como el estándar para los SSD en poco tiempo.