Kể từ khi công nghệ ổ cứng thể rắn (SSD) xuất hiện trên thị trường, các công ty công nghệ đã không ngừng tìm cách đẩy nhanh hiệu suất các tác vụ khác của máy tính. Chúng ta đã từng chứng kiến Intel Optane, AMD StoreMI, và nhiều công nghệ cạnh tranh khác được thiết kế cho trung tâm dữ liệu. Với nhiều năm lịch sử đó, có thể bạn sẽ nghĩ rằng cần sử dụng NVMe cache trong máy tính của mình để đạt được hiệu suất tốt nhất. Tuy nhiên, phần lớn máy tính phổ thông hiện nay đã sử dụng ổ NVMe, và việc bộ nhớ đệm (caching) chỉ thực sự có ý nghĩa khi bộ nhớ đệm đó nhanh hơn ổ đĩa mà nó đang cache. Trừ khi bạn đang vận hành một máy chủ tệp tin (file server) nào đó, bạn có lẽ không cần phải bận tâm về NVMe cache và có thể tập trung vào việc sử dụng những ổ SSD tốc độ cao đó cho việc lưu trữ tệp hoặc trò chơi.
Xu hướng máy tính hiện đại: SSD NVMe đã là tiêu chuẩn
Thực tế cho thấy, hầu hết các máy tính mới hiện nay, dù là laptop, máy tính để bàn hay console chơi game, đều đã được trang bị bộ nhớ NVMe. Điều này khiến cho việc NVMe caching trở thành một điều hiển nhiên, vì tệp bộ nhớ ảo (virtual memory file) và các bộ nhớ đệm khác của bạn sẽ được lưu trữ trên ổ đĩa chính. Bất kỳ thứ gì khác sẽ được bộ nhớ đệm trong RAM, đây cũng là một phần lý do tại sao Chrome và các trình duyệt khác tiêu tốn tài nguyên hệ thống của bạn khi chúng đang mở.
Người dùng cầm SSD NVMe WD Black SN850X chuyên game với máy tính chơi game RGB ở hậu cảnh
Điều này không phải lúc nào cũng đúng, khi các máy tính từng đi kèm với ổ cứng HDD thay vì SSD, và nhiều giải pháp bộ nhớ đệm đã được cung cấp. Ổ đĩa lai SSHD (Solid State Hybrid Drive) sử dụng một bộ nhớ đệm NAND nhỏ trên ổ đĩa để cung cấp khả năng SSD caching. Tuy nhiên, những công nghệ này chỉ tồn tại trong thời gian ngắn do gặp vấn đề về hao mòn NAND hoặc bộ điều khiển nhanh chóng, một số vấn đề firmware không may, và giá lưu trữ SSD giảm mạnh, tạo ra một cơn bão hoàn hảo khiến công nghệ này sớm trở nên lỗi thời.
Tốc độ đã đủ nhanh, bộ nhớ đệm hệ thống được xử lý hiệu quả
Ngày nay, với sự phổ biến của SSD NVMe làm ổ đĩa chính, tốc độ truy xuất dữ liệu đã nhanh đến mức gần như tức thì. Điều này làm cho lợi ích của việc thêm một lớp NVMe cache phụ trở nên mờ nhạt đối với hầu hết các tác vụ hàng ngày trên máy tính cá nhân. Hệ điều hành hiện đại đã rất giỏi trong việc quản lý bộ nhớ đệm trên RAM và ổ đĩa chính NVMe, do đó việc can thiệp thủ công hoặc thêm NVMe cache không mang lại cải thiện đáng kể nào.
Khi nào NVMe Cache vẫn phát huy giá trị? Môi trường NAS và Server
Trong khi máy tính để bàn hoặc laptop của bạn có thể không hưởng lợi từ NVMe cache, vẫn có một vài tình huống mà nó trở nên thiết yếu. Nếu bạn có một thiết bị lưu trữ mạng (NAS) hoặc máy chủ sử dụng hệ thống tệp ZFS, thì bạn sẽ biết rằng các hoạt động đọc dữ liệu truy cập thường xuyên luôn được hưởng lợi từ dữ liệu được bộ nhớ đệm. Điều này là do các ổ đĩa lưu trữ của bạn là ổ cứng HDD hoặc các loại SSD chậm hơn, chứ không phải NVMe tốc độ cao.
Thông thường, ZFS (hoặc OpenZFS trong hầu hết các trường hợp) sử dụng RAM của máy chủ để bộ nhớ đệm với Adaptive Replacement Cache (ARC). RAM này được sử dụng cho bất kỳ yêu cầu dữ liệu nào, nhưng đôi khi không đủ RAM, và đó là lúc NVMe caching phát huy tác dụng. Sử dụng L2ARC (ARC cấp 2) để lưu trữ dữ liệu không được truy cập thường xuyên như cấp 1, nhưng thường xuyên hơn so với lưu trữ “lạnh” (cold storage), giúp các yêu cầu dữ liệu tràn (overflow data requests) phản hồi nhanh hơn.
Giao diện web TrueNAS Scale đang chạy trên trình duyệt Brave, minh họa hệ thống NAS
Điều này, đến lượt nó, cải thiện hiệu suất hệ thống tổng thể vì máy chủ không phải kéo dữ liệu từ các ổ cứng quay cho các yêu cầu đó. Khi máy chủ tệp của bạn gửi nhiều tệp nhỏ, điều đó tạo ra tác động lớn, bởi vì mỗi yêu cầu được xử lý nhanh hơn.
Tối ưu hiệu suất máy tính: Giải pháp nào hiệu quả hơn?
Việc tìm kiếm các phương pháp tăng tốc máy tính luôn hiện hữu. Cuộc tìm kiếm này đã dẫn đến việc sử dụng NVMe làm bộ nhớ đệm cho các ổ đĩa và mảng chậm hơn, đây là một trường hợp sử dụng đáng giá trong nhiều năm. Intel thậm chí đã tạo ra 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 việc sử dụng thông thường, và hiệu quả của bộ nhớ đệm đã giảm đi.
Nếu bạn đang cố gắng tối ưu Windows 11 cho chơi game, bạn không cần phải lo lắng về việc quản lý bộ nhớ đệm thủ công vì hệ điều hành sẽ tự động làm điều đó cho bạn. Người dùng Linux cũng không thực sự cần can thiệp vào bộ nhớ đệm, mặc dù nếu họ là người dùng lâu năm, họ vẫn có thể làm vậy. Nơi duy nhất mà NVMe cache mang lại lợi ích ngày nay là nằm ở phía trước các nhóm ổ đĩa trong phần cứng NAS hoặc máy chủ, nơi SSD có thể xử lý bất kỳ truy vấn tệp đến nào tràn ra từ bộ nhớ đệm hàng đầu trong RAM.
Tăng dung lượng RAM, hệ điều hành sẽ cache được nhiều tệp hơn
Giải pháp hiệu quả và dễ dàng nhất để tăng hiệu suất tổng thể cho máy tính cá nhân là nâng cấp dung lượng RAM. RAM là bộ nhớ đệm nhanh nhất mà hệ điều hành và các ứng dụng có thể sử dụng. Với nhiều RAM hơn, hệ thống có thể lưu trữ nhiều dữ liệu thường xuyên truy cập hơn trong bộ nhớ siêu tốc này, giảm thiểu số lần phải đọc từ ổ đĩa NVMe, mặc dù bản thân ổ NVMe đã rất nhanh.
NVMe cache vẫn là lựa chọn tối ưu cho hệ thống NAS/Server, không phải máy tính cá nhân
Mục đích chính của việc bộ nhớ đệm dữ liệu là đặt nó vào một phương pháp truy xuất nhanh hơn so với phương pháp lưu trữ dài hạn. Khi máy tính của bạn đã có bộ nhớ NVMe, nơi duy nhất dữ liệu có thể được bộ nhớ đệm và nhanh hơn là trong RAM. Bạn có thể thiết lập một RAMdisk cho bộ nhớ đệm của hệ điều hành và 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 nghĩa là dữ liệu đó sẽ biến mất. Mặt khác, máy tính của bạn có lẽ đã sử dụng một phần ổ NVMe của bạn làm bộ nhớ đệm, và bạn có thể bỏ qua nó.
Người dùng cầm TerraMaster F8 SSD Plus với hai ổ SSD PCIe 3 được lắp vào thiết bị NAS
Kết luận
NVMe cache, từng là một giải pháp hữu ích để tăng tốc các hệ thống lưu trữ chậm hơn, giờ đây đã không còn cần thiết cho phần lớn người dùng máy tính cá nhân. Với sự phổ biến của SSD NVMe làm ổ đĩa chính và khả năng quản lý bộ nhớ đệm hiệu quả của RAM, các máy tính hiện đại đã đạt được hiệu suất tối ưu mà không cần đến lớp cache NVMe bổ sung. Tuy nhiên, đối với các hệ thống chuyên biệt như NAS hoặc máy chủ sử dụng ZFS với các ổ đĩa truyền thống, NVMe cache vẫn là một công cụ mạnh mẽ để cải thiện đáng kể hiệu suất truy xuất dữ liệu.
Nếu bạn đang tìm cách tối ưu hóa hiệu suất máy tính cá nhân của mình, hãy tập trung vào việc tăng dung lượng RAM thay vì cân nhắc thêm NVMe cache. Hãy chia sẻ ý kiến của bạn về chủ đề này và những cách bạn tối ưu hóa hệ thống của mình trong phần bình luận bên dưới!
