NVMeは、PCIe上のエンタープライズおよびクライアントSSD向けに設計されたスケーラブルなホストコントローラー・インターフェイスである。NVMe Work Groupは2014年3月に業界標準化団体に移行した。NVMeは非常に先進的なインターフェイスであるため、4KBの転送には2つのメッセージではなく1つのメッセージのみを使用し、かつてのAHCIやSATAインターフェイスと比較すると、単一のキューではなく、最大65,536までの複数のキューを処理することができます。これにより、多くのディスクI/O要求が同時に発生するサーバーの処理が改善されます。

主にPCIeバックホールに基づいて、NVMe SSDは市場で顕著になりつつある。PCIeバックホールと同様に、NVMeはほぼ3GB/秒の読み取り帯域幅と〜500KのIOPsを達成することができました。データスループットが600MBsでボトルネックとなり、達成可能な最大IOPsが〜100KであったSATAおよびSASベースのSSDとは対照的です。サムスンの1.6TB MZ-WEIT10は、昨年夏にNVMeを搭載した最初のSSDとして発売された。これはデルのPowerEdge R920サーバーに搭載された。しかし、初の消費者向けNVMeドライブは、インテルが今年4月に発売したIntel 750だった。

2014年6月のIDCレポートによると、2018年までにPCIeがデータセンター向けSSDの主要インターフェイスになるという。

図1：エンタープライズSSDのインターフェイス別出荷台数予測（出典：IDC）

クライアントSSD市場についても同様に、Forward Insightsは2018年までにPCIeの市場シェアが75%に達し、この成長の主な要因はPCIeの性能とM.2フォームファクターであると予測している。

図2：インターフェース別クライアントSSD出荷台数予測（出典：Forward Insights）

ここでは、フラッシュSSD市場におけるNVMe採用の成長を後押ししている5つの主な要因を取り上げてみた。

要因1：スケーラブルなパフォーマンスの選択

NVMeはPCIeのスケーラビリティを活用しているため、OEMは個々のドライブに適した性能ポイントを柔軟に選択することができる。このため、OEMは性能要件に応じてドライブを設計・製造することができ、顧客に価格メリットを還元することができます。

図3: さまざまなフラッシュ・インターフェース間の性能比較 (出典: www.pcisig.com, www.t10.org, www.sata-io.org)

要因2：高い効率性

NVMeは、ランダムとシーケンシャルの両方のワークロードにおけるIOPS効率に関して、SASとSATA製品をしのいでいます。IOPSはドライブの効率を決定する重要な役割を果たすため、これがNVMe採用の主な要因の1つとなっています。

図4：ランダムワークロードの比較（出典：Intel：インテル（PCIe/NVMe @ QD 128 ; SAS/SATA @ QD32）

図5：シーケンシャル・ワークロードの比較（出典：Intel：Intel (PCIe/NVMe 128K @ QD 128; SATA 128K @ QD32; SAS 64K @QD32)

要因3：大規模なアプリケーション・ベース

NVMeは、データセンターのSSDストレージ・ユニットだけでなく、クライアント（消費者向け機器）でも使用されている。

NVMeはSSDのホットプラガブル化を可能にし、交換や修理のために一部のSSDが取り外されている場合でも、データセンターの24時間365日の稼働を保証します。

要因4：OSドライバーの大規模なエコシステム

NVMeのネイティブOSドライバはすぐに利用できるため、OEMは市場投入までの時間を短縮し、さまざまなOSでシステムの性能を簡単に評価し、アプリケーションに最適なものを選択することができます。

ドライバが利用可能な主なオペレーティングシステムの一部を以下に示す。

• Windows：Windows* 8.1およびWindows* Server 2012で利用可能です。
• Linux：Linux*カーネル3.12で利用可能
• Unix：FreeBSDで利用可能
• VMware：vmklinuxとしてSourceForgeで入手可能。
• UEFI：SourceForge で入手可能

要因5：適合性と相互運用性への大きな関心

相互運用性は、OEM がマルチベンダー/マルチインターフェース環境においてデバイスの性能と適切な機能を保証することを可能にするため、NVMe SSD の採用が拡大しているもう一つの大きな要因です。NVM.ORGとニューハンプシャー大学(UNH)は、NVMeと相互運用性のテスト要件の詳細な仕様の草案を提供しており、これらは継続的な研究によって更新/改訂されています。

NVMe SSD市場のトレンドを予測し、eInfochipsはNVMeベースの製品設計のための検証テストスイートを作成しました。これらのテストスイートはシステムレベルとシリコンレベルの両方のテスト要件を満たしており、SSD OEMとNVMeコントローラーシリコンベンダーの両方が市場投入までの時間を短縮することでメリットを享受できるようになっています。

このトピックについての詳細は、ブログの後編でお伝えする。