PCIe SSDの性能を引き出す「NVMe」：福田昭のストレージ通信（21） SSDインタフェースの現在（3）（1/2 ページ）

今回はNVMe（Non-Volatile Memory Express）を紹介する。NVMeはストレージ向けのホスト・コントローラ・インタフェースの1つで、PCIe（PCI Express）インタフェースを備えた高速のSSDを対象にした規格仕様である。

[福田昭，EE Times Japan]

　前回から、かなりの時間が過ぎてしまったことをまずはおわびしたい。

　2015年の「フラッシュメモリサミット（FMS：Flash Memory Summit）」から、SSD（Solid State Drive）インタフェースの最新動向に関する講演の概要をご報告する。講演者は、IntelでDirector of Technology InitiativeをつとめるJim Pappas氏。講演のタイトルは「Annual Update on Interfaces」である。

　今回のテーマはNVMe（Non-Volatile Memory Express）だ。NVMeはストレージ向けのホスト・コントローラ・インタフェースの1つで、PCIe（PCI Express）インタフェースを備えた高速のSSDを対象にした規格仕様である。

ホストとのインタフェースもSSDの性能を左右

　本コラムの第19回で、SSDのインタフェースは当初、HDDのインタフェースを流用していたことを説明した。再掲すると、クライアントSSDは「SATAインタフェース」、エンタープライズSSDは「SASインタフェース」、という使い分けが多かった。しかしSSDの高速化により、SATAとSASがともにSSDの速度を制約するボトルネックとなる場合が増えてきた。そこで採用され始めたのが、より高速なインタフェースのPCIeである。

　ただし、SSDのインタフェースがPCIeになっただけでは、SSDの性能を最大化できるとは限らない。ホスト・コントローラとのレジスタ・レベルのインタフェースが最適化されている必要がある。

　従来、HDD向けのホスト・コントローラ・インタフェースには、AHCI（Advanced Host Controller Interface）を使用することが多かった。AHCIはシリアルATAインタフェースのストレージに向けて策定された規格仕様で、ハードディスク装置（HDD）でそれまで使われてきたIDE（Integrated Drive Electronics）インタフェースを置き換えるものである。

　本コラムで既に説明したように、SSDはHDDの基盤技術を流用することが多かった。ホスト・コントローラとのインタフェースも同様で、SSDでもAHCIを使うことが多かった。しかしAHCIはHDDを前提としているために、SSDの高速性を損なうことがある。特に、電気的仕様として高速なPCIeインタフェースを採用したSSDでは、ボトルネックとなる恐れが少なくない。

NVMeの導入によるレイテンシの短縮。SCSI/SASに比べ、レイテンシは半分以下に短くなる （クリックで拡大） 出典：FMS2015の講演「Annual Update on Interfaces」

　そこで、PCIeインタフェースのSSDの性能を最大限に発揮するために策定されたのが、NVMeである。NVMeにSSDとホストが対応することで、PCIe SSDの特長が最大に生きる。

NVMeのドライバ対応状況 （クリックで拡大） 出典：FMS2015の講演「Annual Update on Interfaces」