The NVM Express® standard, or NVMe®, ssd的领先接口技术是什么, 从数据中心到笔记本电脑再到手机的绝大多数计算系统都在使用. On June 2, 2021, NVM Express公开发布了一套适用于广泛应用程序的非易失性存储器规范. 除了完全重组现有的规范，NVMe 2.0增加了许多重要的新特性. NVMe委员会成员和用户对这一进步感到兴奋. Let’s explore why.
传统硬盘驱动器的一个限制是, 如果您需要的下一个数据块位于实际物理磁盘的另一侧, 你必须等待光盘旋转，直到它到达读头. 基于闪存的固态硬盘就没有这个问题, 当然:每个街区都是相同的“距离”. 但是旧的接口标准在编写时就考虑到了这个限制. 第一个NVMe规范, released in 2011, 是为了释放ssd并允许应用程序充分利用额外的性能而编写的.
What’s new?
该规范的最后一个公开版本是NVMe 1.4(2019年6月10日)，其中包括三个规格:
- NVMe基础规范
- NVMe Management Interface (MI)规范, 哪些涵盖了与监视相关的操作, 通过“带外”机制配置和管理NVMe设备, 这意味着这些操作与读/写操作是分开的
- NVMe over Fabrics (NVMe- of)规范, 增加了对网络协议的支持, 使构建高性能存储网络成为可能, or “fabrics”
For NVME 2.该规范已经重构，以实现“更快、更简单的开发”.“不是一个非常大的文档，而是从基础文档中分离出特定的区域. 这些应该让用户清楚地知道去哪里获取特定主题的信息, 尽管可能需要使用多个文档. 因此，现在有八种规格:
- NVMe基本规格.0
- NVM命令集规格.0
- 分区命名空间命令集规格.0
- PCIe传输规范1.0
- 管理接口1.2
- RDMA传输规范.0
- TCP传输规范1.0
- 键值命令集规格.0
下面的图表显示了它们是如何组合在一起的.
图:NVM Express, Inc.
除了重构之外，还引入了一系列新的重要特性:
分区命名空间(ZNS)
这是一个重要的发展，可以帮助应用程序实现更高的性能，同时提高基于nand的存储的使用寿命. 而不是将许多驱动器任意组织成一个或多个逻辑驱动器, ZNS允许一个驱动器显示为分配给不同线程的多个驱动器. 该规范定义了分区命名空间和关联的分区命名空间命令集. 命名空间分区将命名空间的逻辑地址空间划分为多个分区. 每个区域都是顺序写入的逻辑块范围，但如果重写，则会重置. 接口允许分区的名称空间为内部设备结构公开自然边界，并将内部映射表的管理卸载给主机.
NVM集和耐力组管理
美光积极参与了这一功能的开发，因为它允许各种类型的内存(例如.g., SLC, TLC, etc.)用于特定的应用. 它为持久组和NVM集的可互操作管理定义了一个接口. 这允许对域进行配置和管理. 持久组类似于冷热存储的自动分层，但针对的是需要经常访问的数据, 但不一定很快.
Simple Copy Command
该特性定义了一个简单的复制命令，用于将数据从一个或多个源逻辑块范围复制到单个连续的目标逻辑块范围. 数据可以在设备内复制，而不必通过PCI Express (PCIe)接口传输数据, 这样可以减少接口流量，从而提高性能.
域和分区
该特性通过定义功能来扩展NVMe架构，以支持具有不同域的大规模环境和域分区的可能性. 这将是有用的，当多个闪存类型可用在一个单一的设备(如.g., SLC, TLC, QLC, etc.)，并允许系统的一部分离线进行维护，而其余部分继续运行.
命令和功能锁定
这是一个重要的安全增强，允许主机和管理实体禁止执行某些命令和Set Feature命令特性. For example, 可能允许对特定驱动器执行普通的读/写命令, 但是所有的管理命令都可能被锁定.
Namespace Types
该特性扩展了NVMe体系结构，以支持不同类型的名称空间. For example, 名称空间可以包含具有特殊访问规则的逻辑块，也可以包含逻辑块以外的内容, 就像键值对的情况一样.
Spinning Media
此功能为传统硬盘驱动器增加了NVMe支持. 这是NVMe如何通过允许使用单个存储连接连接各种持久介质来尝试扩大其范围和简化生态系统的一个很好的例子.
Moving Forward
遵循这些规范是很重要的，因为已经有多个更改被请求到2.0 specification. 还有一些事情要做:每个I/O键, 分区随机写区(ZRWA), 计算存储. 这些都是正在积极开发的重要而复杂的功能, 我将在以后的文章中对此进行探讨.
驱动程序和SSD供应商面临的一个大问题是:从1.4 to 2.0? 这是一个很重要的讨论，但很快就会变得非常技术性. 我们对此有自己的看法很乐意与大家分享，所以拜托了 reach out to me 如果你想进一步探索.
美光一直是NVMe 2的重要支持者.0规范和许多新特性的开发贡献者，这些新特性为系统架构师和应用程序开发人员开辟了许多真正有趣的可能性. And going forward, 我们将继续积极地为这个规范引入新的有价值的特性，以使我们的持久存储的用户受益.
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