Apa pengertian dari NVMe?

SSD NVMe dapat memberikan waktu respons yang lebih cepat daripada hard disk drive (HDD) tradisional karena perubahan pada driver perangkat yang memungkinkan paralelisme dan polling. Peningkatan ini membantu mengurangi latensi dan menjadikannya ideal untuk beban kerja perusahaan serta aplikasi konsumen dan profesional. Keserbagunaan ini mencakup berbagai industri, mulai dari game dan teknologi seluler hingga platform e-commerce, keuangan, dan layanan kesehatan.

Permintaan saat ini akan solusi penyimpanan kinerja tinggi yang dapat diskalakan terus meningkat. Dalam laporan dari Research and Markets, pasar global untuk NVMe bernilai 212 miliar USD pada tahun 2024. Nilai tersebut diproyeksikan mencapai USD 888,9 miliar pada tahun 2030, tumbuh pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (CAGR) sebesar 27% dari 2024-2030.¹

Kecerdasan buatan (AI), anali dsis big data, dan aplikasi Internet of Things (IoT) mendorong ekspansi ini, dengan NVMe dan teknologi lainnya memungkinkan kecepatan dan efisiensi yang dibutuhkan beban kerja ini.

NVMe dikembangkan dari 2008-2011 untuk menggantikan protokol Serial Advanced Technology Attachment (SATA) dan Serial Attached SCSI (SAS). Peningkatan NVMe dibandingkan para pesaingnya telah menjadikannya standar industri untuk penyimpanan berkecepatan tinggi.

Saat ini, pengguna menuntut waktu respons yang lebih cepat dari aplikasi mereka. Protokol NVMe dibangun untuk menghadirkan pengalaman generasi berikutnya, kinerja tinggi, bandwidth tinggi, dan latensi rendah, apa pun jenis aplikasi yang diterapkan pengguna.

SSD NVMe mengakses penyimpanan terutama melalui bus Peripheral Interconnect Express (PCIe) yang menghapus kontroler “middle-man”. Namun, NVMe juga dapat berjalan pada semua jenis “fabric” interconnect (NVMe-oF), seperti Fibre Channel dan Ethernet, dan dalam Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER, dan NVMe-TCP.

SSD NVMe dapat menjalankan puluhan ribu antrian perintah paralel. Mereka juga dapat menjalankan program pada kecepatan lebih tinggi daripada drive yang terhubung dengan menggunakan protokol SCSI, yang hanya dapat menerapkan satu antrean perintah. Metode koneksi tidak tergantung pada protokol. Misalnya, PCIe SSD yang menggunakan NVMe dapat menghubungkan satu drive dengan tautan PCIe yang menjalankan protokol NVMe.

NVMe dibangun untuk media penyimpanan berkinerja tinggi dan non-volatile, menjadikannya ideal untuk lingkungan yang menuntut dan intensif komputasi saat ini seperti perangkat lunak pengeditan grafis, lingkungan komputasi cloud, firmware, dan database besar. NVMe menangani beban kerja perusahaan dengan cepat dan efisien dengan jejak infrastruktur yang lebih kecil dan daya yang lebih kecil daripada SCSI.

Non-volatile memory express (NVMe) dan solid-state drive (SSD) sering digunakan untuk menggambarkan dua jenis drive yang berbeda. Namun demikian, keduanya merupakan jenis teknologi penyimpanan data yang berbeda, yang dapat digunakan untuk saling menyempurnakan. 

SSD adalah perangkat penyimpanan berbasis semikonduktor yang mengandalkan memori flash untuk menyimpan data persisten dalam sistem komputer. Dalam SSD, setiap chip memori dibangun dari blok yang berisi sel (juga dikenal sebagai halaman atau sektor) yang berisi bit memori. Tidak seperti penyimpanan magnetik, seperti HDD dan drive disket yang menyimpan data dengan menggunakan magnet, SSD menggunakan chip NAND. Teknologi penyimpanan non-volatile ini tidak memerlukan daya untuk memelihara datanya.

Semua perangkat NVMe adalah SSD. Namun, tidak semua SSD menggunakan teknologi PCIe; beberapa SSD masih menggunakan antarmuka SATA dan SAS lama yang awalnya dirancang untuk perangkat HDD.

Untuk mempelajari lebih lanjut, lihat SSD versus NVMe: Apa bedanya?

Dulunya ketika hard disk drive (HDD) adalah metode yang disukai industri untuk menyimpan dan mengakses data, SATA dan SAS adalah solusi yang tepat. SATA (Serial Advanced Technology Attachment) dirancang untuk menghubungkan perangkat penyimpanan yang menggunakan protokol ATA, sedangkan SAS (Serial Attached SCSI) dirancang sebagai antarmuka berbasis SCSI. Keduanya dioptimalkan untuk sifat mekanik HDD.

Hingga saat ini, sebagian besar SSD menggunakan SAS atau SATA untuk terhubung dengan sistem komputer lainnya. Namun, dengan meningkatnya teknologi solid-state di seluruh industri penyimpanan, SAS dan SATA menjadi lebih tidak cocok karena dirancang untuk HDD.

Terakhir, NVMe dirancang khusus untuk SSD, dan protokolnya lebih efisien daripada SCSI, menjadikannya solusi yang lebih baik untuk aplikasi real-time, seperti machine learning (ML) dan AI.

Dengan meningkatnya popularitas komputasi cloud, NVMe mendukung lingkungan penyimpanan hybrid cloud, multicloud, dan mainframe karena fitur kinerja dan perlindungan data bawaannya.

NVMe (non-volatile memory express) dibangun sebagai opsi penyimpanan dan transfer data yang lebih baik daripada SATA untuk SSD di lingkungan di mana transfer data besar diperlukan tanpa memperlambat waktu pemrosesan. 

NVMe memungkinkan SSD untuk terhubung langsung ke CPU menggunakan bus PCIe dan adaptor M.2 atau U.2, sama dengan drive SATA. NVMe memungkinkan SSD untuk terhubung langsung ke CPU melalui antarmuka PCIe, memungkinkan mereka membaca dan menulis volume data yang besar dengan cepat.

Untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi, NVMe mendefinisikan antarmuka register, kumpulan perintah, dan kelompok fitur untuk SSD berbasis PCIe. Ketika terhubung melalui bus PCIe, protokol NVMe memfasilitasi latensi yang lebih rendah dan membantu mengoptimalkan operasi I/O per detik (IOPS). Drive NVMe saat ini menggunakan PCIe Gen 4 atau Gen 5, memungkinkan kinerja maksimum.

Driver NVMe mendukung berbagai jenis sistem operasi (OS), termasuk Windows, Linux, dan macOS. Protokol NVMe mendukung semua jenis NVM, termasuk SSD berkemampuan flash NAND. Selain itu, NVMe menggunakan antrian perintah paralel dan “polling loop” daripada driver perangkat berbasis “interupsi” pendahulunya. Pendekatan ini mengurangi latensi dan biaya overhead sistem, membantu menghindari kemacetan CPU dan meningkatkan throughput secara keseluruhan.

Pembeda penting lainnya dari spesifikasi NVMe adalah faktor bentuknya, atau bagaimana ukuran, konfigurasi, dan desain fisik memengaruhi kompatibilitasnya dengan perangkat lain. Pada tahun 2020, Storage Networking Industry Association (SNIA) mengadakan pertemuan untuk membentuk Enterprise and Datacenter Standard Form Factor (EDSFF) untuk menciptakan kerangka kerja yang disepakati di seluruh industri untuk teknologi SSD.

Faktor bentuk standar yang disepakati untuk SSD adalah 2,5 inci, yang dengan mudah muat di dalam ruang drive sebagian besar laptop dan desktop, sehingga SSD NVMe menjadi sangat kompatibel dengan teknologi yang ada. Karena drive 2,5 inci banyak digunakan di lingkungan komputasi konsumen dan komersial, mengganti HDD dengan NVMe SSD jadi sederhana dan mudah bagi pengguna yang ingin meningkatkan kinerja sistem mereka.

Salah satu faktor bentuk yang paling banyak digunakan untuk SSD, M.2 adalah standar konektor fisik. Sementara istilah ini sering digunakan dalam diskusi dengan drive berbasis NVMe, NVMe dalam konteks ini mengacu pada faktor bentuk fisik daripada protokol itu sendiri.

SSD NVMe dapat dipasang ke slot PCIe pada papan sistem untuk kinerja maksimum. Namun, M.2 adalah faktor bentuk kompak yang memungkinkan penyimpanan berkinerja tinggi di perangkat tipis dan ringan, seperti laptop dan tablet.

Untuk penjelasan lebih mendalam tentang NVMe dan M.2, baca: NVMe vs M.2: Apa perbedaannya?

Memori akses acak dinamis (DRAM) adalah jenis memori akses acak (RAM) yang banyak digunakan yang diandalkan oleh komputer pribadi (PC), server, dan workstation. SSD NVMe hadir dalam varian DRAM dan tanpa DRAM. 

SSD NVMe dengan DRAM lebih mahal dan lebih cepat daripada SSD tanpa DRAM, dan merupakan pilihan yang lebih baik untuk aplikasi intensif grafis seperti perangkat lunak pengeditan foto atau video. NVME tanpa DRAM lebih terjangkau dan lebih lambat, tetapi masih jauh lebih cepat daripada HDD atau SSD SATA. Aspek-aspek ini menjadikannya pilihan yang baik bagi pengguna yang tidak membutuhkan banyak kecepatan atau kinerja untuk aplikasi yang mereka jalankan.

NVMe-of (non-volatile memory express over fabric) adalah spesifikasi protokol yang menghubungkan host ke penyimpanan bersama dengan struktur jaringan (misalnya, Ethernet, Fibre Channel, RDMA), memungkinkan komunikasi berkecepatan tinggi dan latensi rendah.

Sementara NVMe terhubung langsung melalui PCIe dengan satu drive dan satu host, server NVMe over Fabrics bekerja di seluruh jaringan dengan jangkauan yang lebih besar. NVMe-oF tidak menggantikan NVMe melainkan melengkapinya dengan mengaktifkan kinerja NVMe melalui penyimpanan bersama yang terpasang di jaringan.

Berikut adalah beberapa manfaat utama penyimpanan NVMe dibandingkan drive SSD SAS atau SATA:

• Kinerja yang lebih baik: Teknologi NVMe dapat menggunakan PCIe untuk menghubungkan penyimpanan SSD langsung ke server atau prosesor/unit pemrosesan pusat (CPU). Peningkatan nyata dalam kinerja NVMe ini telah menjadikannya opsi penyimpanan dan transfer data pilihan untuk gamer, editor video, dan pengguna lain yang membutuhkan kinerja lebih tinggi daripada yang ditawarkan SAS atau SATA HDD.

• Kecepatan yang lebih tinggi: Drive NVMe dapat memberikan kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada drive SAS atau SATA karena dapat mengirim dan menerima perintah NVMe dengan lebih cepat dan memberikan throughput yang lebih baik.

• Peningkatan kompatibilitas: NVMe menawarkan kinerja yang signifikan melalui SAS/SATA dan sering diperbarui untuk mendukung teknologi penting yang bergerak cepat, seperti AI, ML, dan komputasi cloud. Ini didukung oleh sistem operasi modern (OS), termasuk platform seluler, dan digunakan di laptop dan konsol game.

• Bandwidth yang ditingkatkan: Koneksi PCIe lebih lebar dan memiliki bandwidth lebih banyak daripada port SAS atau SATA. Ini juga meningkat dengan setiap generasi, menggandakan bandwidth generasi sebelumnya. SAS dan SATA memiliki koneksi bandwidth yang lebih rendah dan tetap, sehingga tidak membaik seiring waktu. Fitur lain yang membuat koneksi PCIe menonjol adalah bahwa mereka dapat diskalakan dalam “jalur”, sehingga bahkan pada generasi yang sama, pengguna dapat menggandakan bandwidth dengan dua kali jumlah jalur. Untuk menyelam lebih dalam tentang NVMe dan SATA, lihat “NVMe versus SATA: Apa bedanya?

Latensi rendah, efisiensi daya, dan kemampuan NVMe untuk menyimpan dan mentransfer data pada tingkat yang lebih cepat daripada drive SAS dan SATA menjadikannya pilihan yang kuat untuk penggunaan bisnis dan konsumen. Selain meningkatkan kinerja dan kapasitas penyimpanan data, SSD NVMe lebih banyak tersedia daripada SSD SAS atau SATA dan tersedia dari perusahaan konsumen, termasuk Intel dan Samsung.

Berikut adalah beberapa contoh penggunaan NVMe yang umum.

Kecepatan tinggi, kemampuan pemrograman, dan kapasitas NVMe untuk menangani pemrosesan paralel membuatnya ideal untuk berbagai aplikasi komputasi berkinerja tinggi (HPC), termasuk perdagangan frekuensi tinggi, AI, dan ML.

Banyak aplikasi mutakhir memerlukan kedalaman antrean yang besar untuk penyimpanan. Tidak seperti pendahulunya SAS/SATA, NVMe dapat menampung hingga 65.000 antrian dan perintah per antrian, memungkinkan lebih banyak perintah untuk diproses secara bersamaan. 

SSD NVMe membantu pusat data memperluas kapasitas penyimpanan data mereka dan memberikan kinerja yang lebih tinggi dengan harga yang sebanding dengan SSD SATA, sehingga banyak perusahaan modern yang memilih untuk beralih.

Menurut laporan Enterprise Strategy Group, hampir tiga perempat organisasi menggunakan penyimpanan SSD berbasis NVMe atau berencana untuk menggunakannya dalam 12 bulan ke depan.²

Baik untuk mengedit video reuni keluarga atau mengerjakan film fitur animasi, kecepatan transfer data NVMe yang lebih cepat secara dramatis mempercepat pengeditan video. Sederhananya, mengedit dan merender adegan dalam perangkat lunak pengeditan video menghasilkan banyak sekali data. SSD NVMe dapat menangani semua data ini tanpa memperlambat prosesnya.

Menerapkan NVMe dalam aplikasi DevOps terkontainerisasi telah mempersingkat waktu pembangunan besar dan mempercepat iterasi pengodean bagi banyak pengembang. 

NVMe juga membuat pengembangan lebih cepat dan lebih murah, membantu tim memulai aplikasi lebih cepat dengan beragam alat yang mereka miliki.

Sistem berbasis NVMe mempercepat kinerja aplikasi dan mengurangi jumlah server fisik yang dibutuhkan untuk database relasional, memungkinkan organisasi untuk memproses kueri lebih efisien dan dengan biaya infrastruktur yang lebih rendah.

Dalam lingkungan virtual (misalnya, VMware, VDI), NVMe mengurangi latensi penyimpanan dan menghilangkan hambatan I/O yang terjadi ketika beberapa mesin virtual (VM) bersaing untuk sumber daya penyimpanan.

Selain itu, NVMe memungkinkan pemrosesan ribuan perintah sekaligus, yang memungkinkan server mendukung lebih banyak VM sambil mempertahankan kecepatan dan keandalan.

SSD NVMe berkecepatan tinggi mempercepat pelatihan model ML dan model AI dengan menyediakan akses cepat ke kumpulan data besar. Ini mendukung pemrosesan bahasa alami (NLP) dan analisis prediktif, di mana pengambilan keputusan real-time diperlukan untuk beban kerja yang terkait dengan diagnostik medis yang didukung AI dan pemodelan keuangan.