ソリッドステートドライブ/NVMe
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NVM Express (NVMe) とは、PCI Express バスで接続されている SSD にアクセスするための規格です。論理デバイスインターフェイスとして、NVM Express は新規に設計されました。PCI Express SSD の低遅延性と並列性を活かし、現代の CPU、プラットフォーム、アプリケーションの並列性を映し出しています。
目次
インストール
Linux の NVMe ドライバはバージョン 3.3 からネイティブにカーネルに含まれています。NVMe デバイスは /dev/nvme* に現れるはずです。
その他のユーザスペース NVMe ツールは nvme-cli や nvme-cli-gitAUR に含まれています。
サポートされているファイルシステム、パフォーマンスの最適化、ディスクの読み書きの最小化などは ソリッドステートドライブ を見てください。
管理
接続されているすべての NVMe SSD の名前、シリアル番号、サイズ、LBAフォーマット、シリアルを一覧表示します:
# nvme list
ドライブとドライブがサポートする機能に関する情報を、人間にわかりやすい方法で一覧表示します:
# nvme id-ctrl -H /dev/nvme0
名前空間とサポートされている機能に関する情報を一覧表示します:
# nvme id-ns /dev/nvme0n1
NVMeエラーログページを表示します:
# nvme error-log /dev/nvme0
名前空間を削除します:
# nvme delete-ns /dev/nvme0n1
新しい名前空間を作成します。例えば、より小さなサイズの名前空間を作成して、SSDをオーバープロビジョニングし、耐久性、パフォーマンスおよび遅延を改善します:
# nvme create-ns /dev/nvme0
すべてのコマンドのリストと簡潔な説明については、nvme help や nvme(1) を参照してください。
SMART
健康状態、温度、耐久性などの NVMe SMART ログページを出力します:
# nvme smart-log /dev/nvme0
NVMe サポートは smartmontools バージョン 6.5 で追加されました。
現在実装されている機能は (wiki から拝借):
- コントローラ名、ファームウェア、容量に関する基本的な情報 (
smartctl -i) - コントローラと名前空間の機能 (
smartctl -c) - SMART の総合的健康状態の自己評価テストの結果と警告 (
smartctl -H) - NVMe の SMART 属性 (
smartctl -A) - NVMe のエラーログ (
smartctl -l error[,NUM]) - nvme ログをフェッチする機能 (
smartctl -l nvmelog,N,SIZE) - smartd デーモンによる健康状態 (
-H)、エラーカウント (-l error)、温度 (-W DIFF,INFO,CRIT) の追跡
詳細は S.M.A.R.T. と 公式 wiki エントリ を参照してください。コマンドの出力に関する文脈情報は この記事 を見てください。
Secure erase
See Solid state drive/Memory cell clearing#NVMe drive.
パフォーマンス
セクタサイズ
Advanced Format#HDD が 4k セクタを使用しているかどうか判断する方法を見てください。
Discard
ext4 や LVM を使用する普通のセットアップではデフォルトで Discard は無効になりますが、ファイルシステムによっては明示的に無効化する必要があります。
SSD メーカーの Intel はファイルシステムレベルで discard を有効にすることを非推奨としており、代わりに fstrim で定期的に TRIM を適用する方法を提案しています [2]。
エアフロー
NVMe SSD は負担時に高熱になることが知られており、特定の閾値に達すると性能が制限されます [3]。
テスト
デバイスの性能テストは hdparm で実行できます:
# hdparm -Tt --direct /dev/nvme0n1
省電力 APST
NVME 省電力パッチ
Andy Lutomirski は Linux における NVMe デバイスの省電力機能を修正するパッチセットをリリースしています。メインラインカーネル v4.11 でパッチはマージされました。
NVME の電源管理が動作しているかテストするには、nvme-cli をインストールして # nvme get-feature -f 0x0c -H /dev/nvme[0-9] を実行してみてください:
# nvme get-feature -f 0x0c -H /dev/nvme0
get-feature:0xc (Autonomous Power State Transition), Current value:0x000001
Autonomous Power State Transition Enable (APSTE): Enabled
Auto PST Entries .................
...
ASPT が有効になっている場合 Autonomous Power State Transition Enable (APSTE): Enabled と出力されます。表のエントリは各ステートに移行するときの待機時間を示しています。
ASPT が有効になっているのにステートが表に表示されない場合、高遅延のせいでデフォルトで有効になっていない可能性があります。# nvme id-ctrl /dev/nvme[0-9] を使うことで NVME コントローラの未使用のステートを確認できます。ステートの遅延の合計 (enlat + xlat) が 25000 (25ms) よりも大きい場合、有効にするにはブートパラメータを使って nvme_core カーネルモジュールの default_ps_max_latency_us オプションで最低でもこれよりも高い値を渡す必要があります。ASPT が有効になり # nvme get-feature の表にエントリが表示されるようになります。
Linux 4.10 における Samsung ドライブのエラー
Linux 4.10 では、ドライブのエラーが発生してシステムが不安定になることがあります。省電力状態となったときにドライブが使えなくなるようです。カーネルパラメータ nvme_core.default_ps_max_latency_us=5500 は一番低い省電力ステートを無効にし、書き込みエラーを防止します [4][5]。