Recente technologische ontwikkelingen op het gebied van gegevensopslag hebben bedrijven en consumenten ertoe aangezet afstand te nemen van de traditionele harde schijven (HDD's) naar snellere, lagere latentie solid-state drive (SSD) technologie. In dit bericht gaan we kijken naar deze nieuwe technologie, evenals naar het snelste en populairste protocol dat beschikbaar is om het op het moederbord van een computer aan te sluiten:niet-vluchtig geheugen express (NVMe).

Hoewel de termen SSD en NVMe vaak worden gebruikt om twee verschillende soorten schijven te beschrijven, zijn het in feite verschillende technologieën voor gegevensopslag die kunnen worden gebruikt om elkaar aan te vullen. SSD's zijn een soort op halfgeleiders gebaseerde opslag die wordt gebruikt Flash opslag, en NVMe is een protocol voor gegevensoverdracht met verminderde systeemoverheads per invoer/uitvoerbewerkingen per seconde (I/O of IOPS) dat wordt gebruikt in SSD's met flashgeheugen.

De verschillen tussen NVMe- en SSD-technologie zijn subtiel en kunnen verwarrend zijn. Hoewel elk NVMe-apparaat ook een SSD-schijf is, zijn niet alle SSD's NVMe-schijven. Volgens een Rapport van de International Data Corporation (IDC) uit 2023 (link bevindt zich buiten ibm.com), is NVMe ontworpen om de gegevensoverdracht te versnellen naar systemen die zijn aangesloten via een PCI express, een seriële uitbreidingsbus die standaard is voor het aansluiten van een computer op een of meer randapparatuur. Niet alle SSD's gebruiken echter PCIe-technologie; sommige gebruiken de oudere SATA- en SAS-interfaces die zijn ontworpen voor HDD's, waardoor ze compatibel zijn met oudere apparaten.

Wat is een SSD?

Voordat SSD's werden uitgevonden, waren HDD's en diskettestations de meest gebruikte opslagschijven op de markt. Maar terwijl HDD's en diskettestations beide afhankelijk waren van magneten om gegevens op te slaan, gebruiken SSD's een nieuwe technologie genaamd NAND: een niet-vluchtig type opslag dat geen stroom nodig heeft om de gegevens te behouden. In een SSD bestaat elke geheugenchip uit blokken die cellen bevatten (ook wel pagina's of sectoren genoemd) die elk hun eigen stukjes geheugen hebben.

In tegenstelling tot HDD's die inherente latentie en toegangstijd hebben vanwege hun platters, draaiende schijven en lees-/schrijfkoppen, bevatten SSD's geen bewegende delen, waardoor ze veel sneller zijn. Sinds het begin van de jaren 2000 zijn SSD's steeds populairder geworden op zowel de consumenten- als de zakelijke markt vanwege hun superieure prestaties en razendsnelle snelheden.

NVMe SSD's

Voor de hoogste beschikbare gegevensoverdrachtsnelheden hoeft u niet verder te zoeken dan de NVMe SSD. Via de Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)-bus kunnen NVMe SSD's overdrachtssnelheden tot wel 20 gigabytes per seconde (Gbps) bereiken, meer dan drie keer de snelheid van een SATA SSD. Een ander aantrekkelijk kenmerk van een NVMe-schijf zit al in de naam: niet-vluchtig geheugen. Deze specificatie betekent dat, in tegenstelling tot andere typen schijven, een NVMe-apparaat geen stroom nodig heeft om zijn geheugen te behouden. Bovendien kan NVMe-opslag, in tegenstelling tot andere technologieën, rechtstreeks verbinding maken met de CPU van een computer via een PCIe-socket en het flashgeheugen van de schijf laten functioneren via PCIe, in tegenstelling tot een SATA-stuurprogramma, dat langzamer is. 

SATA SSD's

Een ander populair type SSD is de SATA-schijf, die de laatste tijd populairder is geworden vanwege de compatibiliteit met oudere technologieën. Hoewel NVMe SSD's nog steeds meer bandbreedte hebben, ondersteunen veel oudere computers de NVMe- of PCIe-technologie niet, waardoor een SATA-interface de beste optie is. SATA SSD's kunnen een maximale gegevensoverdrachtsnelheid van zes gigabytes per seconde (Gbps) bereiken, langzamer dan andere, nieuwere interfaces, maar nog steeds aanzienlijk sneller dan een traditionele HDD.

Lees meer over hoe NVMe en SATA zich verhouden

M.2 SSD's

M.2-schijven, geïntroduceerd in 2012, zijn een type SSD dat rechtstreeks op het moederbord van een computer kan worden aangesloten met behulp van een M.2-vormfactor. Vergeleken met andere soorten SSD's zijn M.2-schijven energiezuiniger en nemen ze minder ruimte in beslag. Ze zijn ook kleiner en sneller dan de veelgebruikte 2.5-inch SSD's en er zijn geen kabels nodig om ze aan te sluiten. Ondanks hun relatief kleine formaat kunnen M.2's net zoveel gegevens bevatten als hun collega's (tot acht terabytes (TB's)) en zijn ze compatibel met elk moederbord dat een M.2-slot heeft. Wanneer ze de NVMe-interface gebruiken, kunnen M.2 NVMe SSD's enkele van de hoogste gegevensoverdrachtsnelheden leveren die momenteel beschikbaar zijn.

Lees meer over hoe NVMe en M.2 zich verhouden

PCIe SSD's

Een PCIe SSD is een uitbreidingskaart die een computer verbindt met verschillende componenten (zoals een grafische kaart of een extern opslagapparaat) met behulp van de PCIe seriële uitbreidingsbusstandaard. PCIe-slots zijn verkrijgbaar in vijf verschillende formaten (x2, x3, x4 … etc.) met de x verwijzend naar het aantal rijstroken dat elke kaart heeft voor gegevensoverdracht.

Wat is NVMe?

NVMe (non-volatile memory express) is een protocol voor gegevensoverdracht dat is ontworpen voor flash-opslag en SSD's. Het werd in 2011 geïntroduceerd als alternatief voor de SATA- en Serial Attached SCSI (SAS)-protocollen die destijds de industriestandaard waren, en levert een betere doorvoer dan zijn voorgangers. Naast verbeteringen op het gebied van opslag en technologie heeft NVMe bijgedragen aan de ontwikkeling van belangrijke technologieën die tegelijkertijd werden ontwikkeld, waaronder de Internet of Things (IoT), kunstmatige intelligentie (AI) en machinaal leren (ML).

Sinds 2011 onderscheidt NVMe-technologie zich door zijn hoge bandbreedte en razendsnelle gegevensoverdrachtsnelheden. Dankzij verbeteringen aan de NVMe-stuurprogramma's die parallellisme en polling mogelijk maken, kunnen NVMe SSD's de responstijden en schrijfsnelheden optimaliseren en de latentie helpen verminderen om CPU-knelpunten te voorkomen. Bovendien heeft NVMe-technologie een kleinere infrastructuurvoetafdruk op ondernemingsniveau en verbruikt deze minder stroom dan de populaire Small Computer System Interface (SCSI).

De best presterende NVMe-schijven kunnen 3000 megabytes per seconde (MB/s) overtreffen, waarbij sommige van de nieuwere modellen snelheden bereiken tot wel 7500 MB/s. In tegenstelling tot zijn voorganger, Serial Advanced Technology Attachment (SATA), is NVMe ontworpen voor krachtige, niet-vluchtige opslagmedia, waardoor het een uitstekende keuze is voor uitdagende, gegevensrijke computeromgevingen.

Peripheral Component Interconnect Express (PCIe)-bus

NVMe SSD's hebben toegang tot flash-opslag via een PCIe-bus die de 'middleman'-controller verwijdert, waardoor de latentie aanzienlijk wordt verminderd. NVMes kunnen echter ook op elk type ‘fabric’-verbinding draaien, zoals Fibre Channel en Ethernet, en binnen Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER en NVMe-TCP. PCIe Gen4 is de nieuwste PCI Express-specificatie en de gegevensoverdrachtsnelheid is tweemaal zo hoog als die van Gen3. Terwijl Gen3 PCI's een overdrachtssnelheid hebben van acht giga-overdrachten per seconde (GT/s) per PCIe-baan, is de snelheid van Gen4 16 GT/s, of 2 GB/s per PCIe-baan.

Parallelle opdrachtwachtrijen

NVMe SSD's kunnen tienduizenden parallelle opdrachtwachtrijen tegelijk uitvoeren, nog een belangrijk verschil met schijven die gebruik maken van het oudere, langzamere SCSI-protocol en slechts één enkele opdrachtwachtrij kunnen inzetten. Bij NVMe SSD's is de verbindingsmethode onafhankelijk van het protocol. NVMe PCIe-connectoren hebben bijvoorbeeld toegang tot een enkele schijf via een PCIe-link waarop het NVMe-protocol draait. 

NVMe versus SSD: Welk soort gegevensopslag is geschikt voor u?

Er is geen manier om NVMe- en SSD-technologie nauwkeurig te vergelijken, omdat ze verschillend zijn en elkaar vaak aanvullen. NVMe SSD's bieden enkele van de hoogste gegevensoverdrachtsnelheden die beschikbaar zijn, maar dat betekent niet dat ze noodzakelijkerwijs de juiste keuze zijn voor uw behoeften. Bij het kiezen van een oplossing voor gegevensopslag spelen veel factoren een rol. Om u hierbij te helpen, hebben we enkele van de meest populaire beschikbare opties vergeleken op basis van vier kritische factoren: prijs, technische specificaties, opslagcapaciteit en snelheid.

• Prijs: Tot voor kort waren SATA SSD's vergelijkbaar goedkoper dan NVMe SSD's, waardoor ze een aantrekkelijke keuze waren voor prijsbewuste gebruikers. De prijs van NVMe SSD's is de afgelopen jaren echter gedaald naarmate de technologie breder beschikbaar wordt, waardoor de prijs steeds minder een onderscheidende factor wordt. Tegenwoordig varieert de prijs van het populaire Samsung-merk SSD's (in zowel NVMe- als SATA-variant en met vergelijkbare opslag) op Amazon tussen de 64 en 130 dollar.
• Technische specificaties: Veel oudere apparaten ondersteunen de nieuwere, snellere NVMe-technologie niet, waardoor een SATA SSD de noodzakelijke keuze is. Voordat gebruikers een SSD kopen, moeten ze er ook voor zorgen dat hun systeem voldoende PCIe-verbindingen heeft om het aantal apparaten te ondersteunen dat ze willen aansluiten. Veel moederborden hebben slechts twee of drie slots, waardoor het aantal apparaten dat ze kunnen aansluiten beperkt is.
• Opslagcapaciteit: NVMe- en SATA SSD's zijn meestal verkrijgbaar in opties van 1 TB of 2 TB. Gebruikers die op zoek zijn naar meer capaciteit kunnen upgraden naar de 4TB- en 8TB-modellen, maar tegen een hogere prijs. Op het moment van schrijven kosten 4TB NVMe en SATA SSD's tussen de 200 en 300 dollar op Amazon, terwijl 8TB SSD's dichter bij de 400 dollar gaan.  
• Snelheid: Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van NVMe SSD's zijn snelheid en prestaties. NVMe-technologie maakt gebruik van een PCIe-interface waarmee rechtstreeks verbinding kan worden gemaakt met een CPU, waardoor de latentie wordt verminderd en de responsiviteit wordt verbeterd. Maar sommige gebruikers hebben dat snelheidsniveau simpelweg niet nodig, in welk geval een SATA SSD een iets goedkopere optie zou kunnen zijn. Hoewel ze niet zo snel zijn, dragen SATA SSD's nog steeds veel sneller gegevens over dan hun oudere HDD-tegenhangers. Afhankelijk van jouw wensen zijn de snelheden van een SATA SSD wellicht voldoende.

SSD- en NVMe-gebruiksscenario's

Op ondernemingsniveau zijn de snelheid en prestaties van NVMe-technologie moeilijk te negeren. Hoewel sommige bedrijven nog steeds SATA SSD's gebruiken, komen ze vaker voor onder consumenten die de snelheid en prestaties willen verbeteren van een laptop of pc die ze gebruiken voor gaming of voor het uitvoeren van eenvoudige kantoortoepassingen. Hier zijn enkele van de meest voorkomende gebruiksscenario's voor SSD's.

• Hoge prestaties/hoge snelheid: Het vermogen van NVMe SSD's om parallelle verwerking te verwerken, maakt het een ideale oplossing voor veel van de meest veeleisende en complexe computeromgevingen van vandaag. Veel veeleisende toepassingen, zoals hoogfrequente financiële handelsapps en AI- en ML-implementaties, vertrouwen op NVMe SSD's voor snelle toegang tot grote hoeveelheden gegevens.
• Rekenintensieve toepassingen: Apps met realtime klantinteracties zijn vaak afhankelijk van NVMe-technologie om hun werklasten uit te voeren. Voorbeelden van deze apps zijn e-commerce, persoonlijke financiën en nog veel meer cloud-native toepassingen.
• Datacenters: NVMe SSD's helpen datacenters overal hun opslagmogelijkheden uitbreiden en razendsnelle overdrachtssnelheden bereiken. Hoewel SATA SSD's nog steeds op bedrijfsniveau worden gebruikt, aldus a recent rapport van Enterprise Strategy Group (ESG) (link bevindt zich buiten ibm.com), is bijna driekwart van de bedrijven al overgestapt op NVMe SSD-opslag of is van plan dit in de komende jaren te doen.
• Video bewerking: Veel video-editors gebruiken NVMe- en SATA SSD's om hun opslag uit te breiden en toch de hoge verwerkingssnelheden te krijgen die ze nodig hebben. Een voorbeeld is de slanke, kleine, zeer draagbare NVMe M.2 SSD die een ideale oplossing is voor lichtgewicht computers zoals laptops, notebooks en ultrabooks.
• gaming: Serieuze gamers overal ter wereld zijn afhankelijk van de snelle laadtijden die zowel NVMe als SATA SSD's bieden. Beide soorten SSD's kunnen een soepele, snelle game-ervaring bieden tegen vergelijkbare prijzen, en de snelheid en prestaties van dagelijkse toepassingen voor elke pc-build verbeteren.

IBM- en SSD- en NVMe-oplossingen

SSD's helpen consumenten en bedrijven de hoge gegevensoverdrachtsnelheden te bereiken die ze nodig hebben. Voor gameliefhebbers en video-editors zijn oudere SATA SSD's vaak voldoende, maar voor zakelijke workloads is de NVMe SSD hard op weg de industriestandaard te worden. IBM Storage FlashSystem 5200 biedt compacte, krachtige opslag samen met alle voordelen van NVMe-technologie. De 5200 helpt bedrijven grotere snelheid, prestaties en schaalbaarheid te bereiken met hun oplossing voor gegevensopslag.

Ontdek IBM Storage FlashSystem 5200