Apa Itu NVMe? Mengenal Teknologi Penyimpanan Data NVMe

Hard Disk Drive (HDD) mekanis yang mulai outdated kini hampir seluruhnya digantikan oleh Solid-State Drive (SSD) yang lebih cepat. Nah, NVMe adalah salah satu teknologi yang digunakan oleh SSD, memungkinkan data disimpan di dalam chip flash-memory bahkan tanpa aliran listrik.

Sejak awal tahun 2000-an, driver Serial Advanced Technology Attachment (SATA) telah digunakan dalam sistem penyimpanan yang bisa dihubungkan ke komputer melalui host controller, misalnya Advanced Host Controller Interface (AHCI).

SATA digunakan di berbagai perangkat, seperti laptop, komputer desktop, dan server. Namun, protokol ini memiliki beberapa kekurangan dan dianggap terlalu lambat saat memproses proyek data berukuran besar.

Solusinya adalah NVMe, yang merupakan protokol transfer dengan throughput tertinggi dan waktu respons tercepat menggunakan bus Peripheral Component Interconnect Express (PCIe). Untuk menerapkan sistem Non-Volatile ini, SSD harus menggunakan chip controller NVMe.

Di artikel ini, selain membahas apa itu NVMe, kami juga akan membahas cara kerja beserta fitur-fiturnya. Kemudian, kami akan menjelaskan perbandingan SSD NVMe dan SATA, serta keempat form factor dan standar NVMe. Selamat membaca!

Download Istilah-Istilah Web Development untuk Pemula

Apa Itu NVMe dan Cara Kerjanya

Non-Volatile Memory Express atau NVMe adalah antarmuka penyimpanan dan protokol transfer untuk SSD berbasis PCIe. NVMe memungkinkan penyimpanan data yang efisien dan transfer data yang jauh lebih cepat dibandingkan dengan teknologi sebelumnya.

Awalnya, antarmuka SATA atau Serial ATA digunakan dengan sistem penyimpanan HDD. Kemudian SSD mulai populer, dan berbagai sistem komputasi pun mulai beralih dari HDD ke SSD yang menggunakan Serial ATA.

Sayangnya, protokol ini punya banyak kelemahan, seperti kecepatan yang terbatas dan bandwidth rendah yang mengganggu proses transfer data dalam jumlah besar. Apalagi, setiap drivenya membutuhkan port tersendiri di motherboard sehingga membatasi jumlah sistem yang bisa terhubung.

NVMe kemudian diperkenalkan di tahun 2011 untuk mengatasi keterbatasan tersebut. Memori Non-Volatile ini bertindak sebagai antarmuka penyimpanan dan protokol yang bekerja sama dengan bus PCIe untuk membaca dan menulis data dalam jumlah besar secara lebih cepat.

Teknologi NVMe memungkinkan SSD terhubung langsung ke CPU pada bus PCIe untuk mentransfer data melalui jalur (lane) berkecepatan tinggi. Satu jalur PCIe generasi ke-4 bisa mentransfer data hingga 2.000 MB/detik, dan SSD NVMe bisa menggunakan sampai empat jalur.

Sebagai perbandingan, SATA hanya memiliki satu jalur, yang bisa mentransfer data hingga 600 MB/detik.

SSD NVMe vs SATA

Antarmuka SATA menggunakan driver AHCI, sementara NVMe secara eksplisit didesain untuk SSD menggunakan teknologi penyimpanan flash. Jadi, memori Non-Volatile ini tidak hanya lebih cepat, tapi juga menawarkan performa yang optimal.

Serial ATA harus berkomunikasi dengan controller sebelum terhubung ke CPU sistem, sedangkan standar NVMe menghubungkan SSD ke CPU secara langsung tanpa controller apa pun.

Driver AHCI hanya punya satu antrean (queue) yang tersedia, dengan 32 command per antrean. Sementara itu, NVMe bisa menampung hingga 65.535 antrean, dengan kapasitas maksimal 65.536 command per antrean.

Dengan teknologi NVMe, CPU mengelola antrean secara lebih efisien karena performa tinggi pemrosesan I/O doorbell signaling, yang mengurangi overhead. Nah, rendahnya overhead CPU ini turut mengurangi siklus CPU, tidak seperti SATA yang menghasilkan siklus CPU tinggi dalam pemrosesan I/O.

Teknologi SSD NVMe menawarkan latensi rendah berkat jalur data yang dipersingkat dan dioptimalkan. Latensinya kurang lebih 2,8 mikrodetik, sedangkan Serial ATA memiliki latensi 6 mikrodetik, hampir 3 mikrodetik lebih lama dari NVMe.

SSD NVMe merupakan pilihan yang sangat cocok untuk menangani beban kerja perusahaan dan AI (Kecerdasan Buatan), proyek machine learning, analitik real-time, transfer data berukuran besar, dan DevOps. Protokol ini umumnya digunakan di pusat data, laptop spesifikasi tinggi, dan komputer desktop siap pakai.

Sementara itu, SSD SATA lebih cocok untuk analitik data kecil dan berbagai aplikasi penyimpanan ringan. Penggunaan utamanya meliputi laptop dan server ekonomis.

Dalam hal harga, SSD NVMe lebih mahal daripada pendahulunya. Harga SSD SATA berkapasitas 1 TB saat ini adalah sekitar Rp1,4-2 juta, sementara harga SSD NVMe berkisar antara Rp2-3 juta untuk kapasitas yang sama.

Perbandingan AHCI dan NVMe kira-kira seperti di bawah ini:

Standar dan Form Factor NVMe

Memori Non-Volatile ini masih terus disempurnakan dalam hal fitur dan spesifikasi. Sejak pertama diperkenalkan, sudah ada empat form factor (standar ukuran) NVMe yang tersedia di pasaran: U.2, M2, Add-in Card (AIC), dan Enterprise & Data Center Form Factor (EDSFF).

Standar ukuran NVMe kompatibel dengan SSD berbasis PCIe karena sudah menjadi standar industri saat ini.

Berikut adalah 4 form factor NVMe yang tersedia dan penjelasannya:

• U.2 – jenis ini muat di slot Serial ATA motherboard yang sekarang ada di pasaran, tapi juga bisa menggunakan hingga empat jalur PCIe. SSD U.2 tersedia dalam ukuran 2,5 dan 3,5 inci. Selain itu, disk U.2 tersedia dalam berbagai kapasitas penyimpanan.
• M.2 – dimensi M.2 jauh lebih kecil daripada U.2. Bentuknya compact, dengan pelepasan panas yang rendah. Untuk menggunakan SSD M.2, pastikan motherboard Anda memiliki slot yang sesuai.
• AIC – SSD Add-in ini bisa dihubungkan melalui bus PCIe sehingga mudah untuk digunakan dalam kepentingan komersial, seperti pusat data. Beberapa SSD AIC menyertakan prosesor dan chip tambahan untuk meningkatkan performanya.
• ESDFF – drive ini memaksimalkan kapasitas per drive, bisa disesuaikan ukurannya hingga 30 TB, dan umumnya digunakan di perusahaan serta sistem penyimpanan pusat data. ESDFF mengutamakan efisiensi termal untuk mengatur suhu sistem.

Jadi, NVMe Adalah…

NVMe adalah protokol penyimpanan baru yang lebih canggih daripada pendahulunya dan dengan performa yang baik. Antarmuka ini menawarkan kecepatan transfer yang lebih tinggi, latensi yang lebih rendah, dan manfaat lainnya.

Memori Non-Volatile ini menggunakan jalur data PCIe agar perangkat penyimpanan bisa berkomunikasi langsung dengan CPU.

Untuk memanfaatkan SSD NVMe secara maksimal, gunakan pada peluncuran aplikasi real-time, analitik data, AI, dan machine learning.

Kemudian, NVMe memiliki beberapa standar ukuran, yaitu:

• U.2 – drive yang bisa menggunakan koneksi SATA dan hingga empat jalur PCIe.
• M.2 – compact drive yang beroperasi pada suhu rendah sehingga performanya lebih maksimal.
• AIC – standar ukuran yang tersedia dalam bentuk expansion card.
• ESDFF – pilihan yang tepat untuk solusi penyimpanan data perusahaan.

Semoga artikel ini bisa membantu Anda lebih memahami apa itu NVMe serta kelebihannya dibandingkan dengan sistem sebelumnya, ya. Kalau masih punya pertanyaan, silakan sampaikan pada kolom komentar di bawah ini.