Kể từ khi công nghệ ổ cứng thể rắn (SSD) ra đời và phổ biến trên thị trường, các nhà sản xuất đã không ngừng tìm cách đẩy nhanh tốc độ thực thi các tác vụ còn lại của máy tính. Chúng ta đã chứng kiến sự xuất hiện của các giải pháp như Intel Optane, AMD StoreMI và nhiều công nghệ cạnh tranh khác được phát triển cho trung tâm dữ liệu.
Với bề dày lịch sử phát triển như vậy, có lẽ bạn sẽ nghĩ rằng việc sử dụng bộ nhớ đệm NVMe (NVMe cache) trong máy tính là điều cần thiết để đạt được hiệu suất tối ưu. Tuy nhiên, trên thực tế, hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đã và đang sử dụng ổ đĩa NVMe làm bộ nhớ chính. Bộ nhớ đệm chỉ thực sự có ý nghĩa khi bản thân bộ nhớ đệm đó nhanh hơn đáng kể so với ổ đĩa mà nó đang tạo bộ nhớ đệm cho. Trừ khi bạn đang vận hành một máy chủ file (file server) hoặc hệ thống lưu trữ mạng (NAS) chuyên biệt, rất có thể bạn không cần phải quá bận tâm về NVMe cache. Thay vào đó, bạn nên tập trung vào việc tận dụng tối đa tốc độ vốn có của các ổ SSD NVMe này cho việc lưu trữ dữ liệu hoặc cài đặt trò chơi.
Hầu hết máy tính mới đã sử dụng NVMe SSD làm ổ chính
Máy tính của bạn có lẽ đã đủ nhanh
Ngày nay, phần lớn máy tính, bao gồm laptop, máy tính để bàn hay các hệ máy chơi game, đều được trang bị bộ nhớ NVMe làm ổ đĩa chính. Điều này có nghĩa là việc sử dụng NVMe làm bộ nhớ đệm đã là một yếu tố mặc định, bởi vì các tệp bộ nhớ ảo (virtual memory file) và các bộ nhớ đệm khác của hệ thống đều sẽ được lưu trữ trực tiếp trên ổ đĩa chính này. Bất kỳ dữ liệu nào khác sẽ được lưu vào bộ nhớ RAM, đây cũng là một phần lý do khiến các trình duyệt như Chrome “ngốn” tài nguyên hệ thống khi chúng hoạt động.
Trước đây, khi máy tính còn sử dụng ổ cứng cơ (HDD) thay vì SSD, nhiều giải pháp tạo bộ nhớ đệm đã được ra đời. Chẳng hạn, các ổ SSHD (Solid State Hybrid Drive) đã tích hợp một lượng nhỏ bộ nhớ NAND flash trên ổ đĩa để hoạt động như một bộ nhớ đệm SSD. Tuy nhiên, những ổ đĩa này tồn tại không lâu do gặp phải các vấn đề về độ bền của bộ nhớ NAND hoặc bộ điều khiển, một số lỗi firmware không mong muốn, và quan trọng hơn là giá thành của ổ cứng SSD đã giảm mạnh. Tất cả những yếu tố này đã tạo ra một “cơn bão” khiến công nghệ SSHD nhanh chóng trở nên lỗi thời.
NVMe Cache vẫn có giá trị trong một số trường hợp đặc biệt
Mặc dù máy tính để bàn hay laptop của bạn có thể không nhận được lợi ích rõ rệt từ NVMe cache, nhưng vẫn có một vài tình huống mà nó trở nên vô cùng quan trọng. Nếu bạn sở hữu một hệ thống NAS hoặc máy chủ sử dụng hệ thống tập tin ZFS, bạn sẽ hiểu rằng các thao tác đọc dữ liệu được truy cập thường xuyên luôn được hưởng lợi từ việc có dữ liệu được lưu vào bộ nhớ đệm. Điều này là do các ổ đĩa lưu trữ chính của bạn thường là ổ cứng HDD hoặc các loại SSD chậm hơn, chứ không phải các ổ NVMe siêu tốc.
Thông thường, ZFS (hay phổ biến hơn là OpenZFS) sử dụng RAM của máy chủ để tạo bộ nhớ đệm với cơ chế Adaptive Replacement Cache (ARC). Dữ liệu sẽ được lấy từ ARC cho mọi yêu cầu truy cập. Tuy nhiên, đôi khi dung lượng RAM không đủ để đáp ứng, và đó là lúc NVMe cache phát huy tác dụng. Sử dụng L2ARC (ARC cấp 2) để lưu trữ dữ liệu không được truy cập thường xuyên bằng cấp 1 nhưng vẫn thường xuyên hơn so với bộ nhớ “lạnh” (cold storage) giúp các yêu cầu dữ liệu tràn ra được phản hồi nhanh hơn.
Điều này, đến lượt nó, cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống bởi vì máy chủ không phải kéo dữ liệu từ các ổ cứng HDD quay cơ học cho những yêu cầu đó. Khi máy chủ file của bạn đang gửi rất nhiều tệp nhỏ, điều này sẽ tạo ra tác động lớn, bởi vì mỗi yêu cầu đều được xử lý nhanh hơn.
Vậy làm thế nào để tối ưu hiệu suất thực sự?
Tăng dung lượng RAM để hệ điều hành có thể lưu trữ nhiều file hơn
Việc không ngừng tìm kiếm các phương pháp tăng hiệu suất máy tính đã dẫn đến việc sử dụng NVMe làm bộ nhớ đệm cho các ổ đĩa và mảng lưu trữ chậm hơn, và đây đã từng là một trường hợp sử dụng rất có giá trị trong nhiều năm. Intel thậm chí còn phát triển Optane, một công nghệ tương tự tập trung vào hiệu suất IOPS ngẫu nhiên. Nhưng sau đó, bộ nhớ NVMe trở nên phải chăng cho mục đích sử dụng thông thường, và hiệu quả của việc caching chuyên biệt đã giảm đi.
Nếu bạn đang cố gắng tối ưu hóa Windows 11 để chơi game, bạn không cần phải bận tâm về việc quản lý bộ nhớ đệm thủ công vì hệ điều hành đã tự động làm điều đó cho bạn. Người dùng Linux cũng không thực sự cần phải can thiệp vào bộ nhớ đệm, mặc dù nếu họ là những người dùng lâu năm thì họ vẫn có thể làm vậy. Nơi duy nhất mà NVMe cache mang lại lợi ích đáng kể hiện nay là khi nó được đặt phía trước các nhóm ổ đĩa (drive pools) trong hệ thống NAS hoặc phần cứng máy chủ, nơi ổ SSD có thể xử lý các truy vấn tệp đến bị tràn ra từ bộ nhớ đệm hàng đầu trong RAM.
NVMe Cache vẫn phù hợp cho Home Lab hoặc Trung tâm Dữ liệu, không phải PC cá nhân
Mục đích chính của việc tạo bộ nhớ đệm dữ liệu là đặt dữ liệu đó lên một phương tiện truy xuất nhanh hơn so với phương tiện mà nó được lưu trữ dài hạn. Khi máy tính của bạn đã có bộ nhớ NVMe làm ổ chính, nơi duy nhất dữ liệu có thể được lưu vào bộ nhớ đệm và nhanh hơn nữa là trong RAM. Bạn có thể thiết lập một RAMdisk cho hệ điều hành và bộ nhớ đệm trình duyệt, nhưng bạn sẽ không muốn sử dụng nó cho dữ liệu quan trọng vì bất kỳ sự cố mất điện nào cũng có thể khiến dữ liệu đó biến mất. Ngoài ra, máy tính của bạn có lẽ đã và đang sử dụng một phần ổ NVMe của bạn làm bộ nhớ đệm, và bạn có thể yên tâm không cần can thiệp.
Thiết bị NAS TerraMaster F8 SSD Plus với hai ổ SSD PCIe 3.0 được lắp, minh họa ứng dụng NVMe cache trong hệ thống server và NAS.
Kết luận
Tóm lại, trong kỷ nguyên công nghệ hiện đại, với sự phổ biến của ổ đĩa SSD NVMe làm bộ nhớ chính, khái niệm “NVMe cache” dưới dạng một thành phần tăng tốc độc lập đã trở nên ít cần thiết hơn đối với đa số người dùng máy tính cá nhân. Hệ điều hành ngày nay đã rất thông minh trong việc quản lý bộ nhớ đệm trên các ổ NVMe siêu tốc, và việc nâng cấp RAM thường mang lại hiệu quả cải thiện hiệu suất rõ rệt hơn nhiều.
Tuy nhiên, NVMe cache vẫn giữ vai trò then chốt và cực kỳ giá trị trong các môi trường chuyên biệt như hệ thống NAS, máy chủ ZFS hoặc trung tâm dữ liệu, nơi nó giúp tăng tốc đáng kể khả năng truy xuất dữ liệu từ các ổ đĩa chậm hơn. Đối với PC của bạn, hãy tập trung vào dung lượng RAM và tận hưởng tốc độ sẵn có của ổ NVMe.
Bạn có thắc mắc nào về NVMe cache hoặc các công nghệ lưu trữ khác không? Hãy chia sẻ ý kiến của bạn trong phần bình luận bên dưới hoặc tìm đọc thêm các bài viết chuyên sâu khác về tối ưu hóa hiệu suất máy tính trên 123thuthuat.com!
