Tipps für die Implementierung einer NVMe-Stromverwaltung

Warum NVMe-Strommanagement wichtig ist

Das NVMe-Strommanagement ist notwendig, um ein akzeptables Gleichgewicht zwischen der Thermik der Plattform und dem Gesamtstromverbrauch des SSD zu erreichen. Auch wenn der Formfaktor die maximale Leistung für eine SSD definiert, kann der Host den NVMe-Energiezustand nutzen, um die Menge zu ändern, die die SSD verbraucht, erläutert Imran Hirani, Director of Product Architecture beim taiwanesischen Enterprise-SSD-Hersteller Phison Electronics. Diese Änderung basiert auf dem gewünschten Zugriffsmuster sowie auf der maximal verfügbaren thermischen Lösung und dem Luftstrom für das System.

„Client-Laufwerke verwenden nicht-operative Energiezustände, um eine längere Batterielebensdauer zu erreichen, da Client-Laufwerke die meiste Zeit im Leerlauf sind“, sagt Hirani.

Wichtige Energieverwaltungstechnologien und -funktionen

Ein Host kann auf drei verschiedene Arten auf die NVMe-Energieverwaltungsfunktionen zugreifen:

• Um die Energiezustandsbedingungen für die Funktion Autonomous Power State Transition einzustellen, verwenden Sie den Befehl set feature (FID=0xC, APST). Die SSD wechselt dann je nach der eingestellten Bedingung in verschiedene Stromversorgungszustände.
• Verwenden Sie den Funktionsbefehl set für die Energieverwaltung, um einen aktuellen Energiezustand des SSD zu ändern.
• Verwenden Sie den Befehl set feature command for host-controlled thermal management, um zwei Temperaturschwellenwerte festzulegen. Das Gerät wechselt automatisch in den niedrigeren Energiezustand, sobald es die eingestellte Temperatur erreicht.

Beste Methoden für die Verwendung der NVMe-Energieverwaltung

Die NVMe-Energieverwaltung basiert auf der Arbeitslast und der verfügbaren thermischen Plattform. Sie variiert zwischen Client-, Rechenzentrums- und Unternehmens-SSDs.

„Für Client-SSDs, da sich das Laufwerk die meiste Zeit im Leerlauf befindet, ist das APST-NVMe-Strommanagement die beste Methode, da das Laufwerk basierend auf der eingestellten Leerlaufzeitgrenze in einen niedrigeren Stromversorgungszustand übergeht“, erläutert Hirani.

Rechenzentrums-SSDs verwenden unterdessen typischerweise die NVMe-Energieverwaltungsfunktion, um die maximale SSD-Leistung für bestimmte Arbeitslasten zu begrenzen, um damit ein Gleichgewicht zwischen Leistungs- und Wärmebudgetanforderungen zu erreichen.

„Da Unternehmens-SSDs die meiste Zeit aktiv sind, können sie die thermische Managementfunktion nutzen, um sicherzustellen, dass das Gerät nicht überhitzt und die thermische Abschaltbedingung auslöst“, so Hirani.

NVMe-Stromrisiken

Die NVMe-Energieverwaltungsfunktionen finden ein akzeptables Gleichgewicht zwischen Energie, Leistung, Produktzuverlässigkeit und Kundenerfahrung. Es gibt jedoch Risiken, wenn Unternehmen die NVMe-Energieverwaltung nicht richtig konfigurieren. Dazu gehören die folgenden:

• Wenn die aktive Leistung der SSD nicht richtig verwaltet wird, kann dies zu einer übermäßigen Wärmeentwicklung führen, die möglicherweise zu einem Niveau führt, bei dem der verfügbare Systemluftstrom nicht in der Lage ist, die SSD ausreichend zu kühlen. Im schlimmsten Fall kann die SSD ihre thermische Abschaltgrenze erreichen und sich abschalten.
• Wenn sich ein Laufwerk im Energiesparmodus befindet und nicht in einen niedrigeren Energiesparmodus übergeht, zieht es weiterhin Strom, auch wenn das Laufwerk im Leerlauf ist. Dadurch wird der Akku des Laptops/Notebooks schneller entladen, was zu einer schlechten Kundenerfahrung führt.
• Während die NVMe-Energiezustände verschiedene Energiesparstufen bieten, gibt es auch einen Kompromiss bei der Zeit, die benötigt wird, um jeden Zustand zu betreten und zu verlassen. Der niedrigste Stromsparzustand braucht am längsten, um ihn zu betreten und zu verlassen. Die Nichtberücksichtigung der Eingangs- und Ausgangslatenz könnte zu einer geringeren Leistung oder längeren Reaktionszeit führen.