NVMe規(guī)格升級 穩(wěn)步邁向SSD接口標準

　　相較于3D NAND尋求在2018年達到廣泛采用的引爆點，NVMe似乎更被看好在2018年底之前成為SSD的主流接口…

　　非揮發(fā)性存儲器(NVM Express;NVMe)規(guī)格即將展開近三年來的首度重大更新，朝向成為固態(tài)硬碟(SSD)控制器接口的既定標準之路邁進了一大步。

　　NVM Express Inc.行銷委員會聯(lián)席主席Jonmichael Hands表示，采用PCI Express (PCIe)匯流排的1.3版NVMe SSD增加了自2014年11月發(fā)布1.2版以來尚未完善的許多新功能。此次更新展現(xiàn)NVMe的三大核心規(guī)格之一;其他還包括NVM Express Management Interface管理接口，以及NVMe-over-Fabrics規(guī)格。NVMe-over-Fabrics規(guī)格更新要到2018年底才會完成;不過，美光(Micron)最近宣布正致力于領先標準推出新產品。

　　Hands表示，供應商采用新規(guī)格并整合于其產品中還需要一段時間。畢竟，支持NVMe 1.2版規(guī)格的裝置從去年秋天才開始陸續(xù)推出。他說，除了需要花時間更新產品功能以外，雖然沒有其他影響元件供應商的阻力，但一般也需要兩年的時間。

　　Hands說，NVMe 1.3包含24項技術方案，可針對客戶端、企業(yè)和云端功能分為三大類。最重要的進展是支持虛擬化，讓開發(fā)人員能夠更靈活地將SSD資源分配給特定的虛擬機。他說：“現(xiàn)在，如果要在虛擬化環(huán)境中使用NVM Express裝置，虛擬機管理程式(hypervisor)的NVMe驅動器就必須為客戶的操作系統(tǒng)(OS)模擬NVMe SSD，”Hands說，“目前的進展不錯，但仍存在一些延遲。”

　　Hands表示，超快速的儲存級存儲器元件開始變得更具意義，因為將原始裝置放在hypervisor之后，可能會大幅減少輸入/輸出操作(IOP)的次數。而要在虛擬化環(huán)境中從每個SSD取得最高性能的技巧在于讓它看起來像SSD一樣原生附加在每個虛擬機上。NVMe 1.3可利用PCIe的單根I/O虛擬化(SR-IOV)功能，支持儲存共享與直接分配。他說，“現(xiàn)在你可以分割并智慧化地分配資源了。”

　　Hands表示，這為支持云端環(huán)境和多租戶技術的公司帶來了許多價值，但為了獲得最大的價值，開發(fā)人員必須該將資源分配寫入軟件定義的儲存堆疊。他說，在NVM Express董事會的一些大型客戶正在推動這項功能。目前的方法是為每個工作負載使用更多較小的SSD，如此就不會影響其他工作負載的服務品質。

　　NVMe 1.3版中的‘Streams’功能可以減輕主機托管工作負載的寫入放大(WA)現(xiàn)象

　　Hands表示，1.3版中最令人振奮的功能之一就是‘Directives’，它是主機和裝置交換后設數據的新架構，特別適用于全快閃存儲器陣列，在每個SSD上支持更好的工作負載最佳化。他說，SSD的容量越來越大，目前的平均容量已經達到了4TB并正快速增加中。在多租戶環(huán)境中，這意味著在單個SSD上混合著不同的客戶工作負載。“因為在同一個硬碟上有著不同的工作負載，不可避免地會損害產品的耐用度，”Hands說。

　　‘Directives’功能的早期范例是‘Streams’，它讓主機向控制器顯示，在寫入命令中的特定邏輯塊是一組關聯(lián)數據的一部份。控制器可以使用這些資訊，將相關數據儲存在有關的位置或用于增強其他性能。Hands說，基本上，‘Streams’可將來自云端托管應用中不同租戶的相關數據進行簡單的標記，從而為NAND SSD最佳化性能以及提高其耐用性。

　　透過在云端托管應用中采用不同租戶的相關數據的簡單標記，Stream功能最佳化NAND的SSD的性能，并提高。

　　Hands 說，NVMe 1.3版的其他新功能還包括針對SSD的增強型除錯工具，迄今為止，這一直是SSD供應商主導的領域;此外，還有更多熱量調節(jié)的細部控制，不僅針對系統(tǒng)的溫度，也包括工作負載。

　　Hands說，最新的NVMe規(guī)格還支持在低資源環(huán)境(包括行動裝置)執(zhí)行啟動程式，這將可讓較低成本的NVMe裝置占用空間較小。NVMe 1.3版還為符合標準的SSD擦除提供更廣泛適用的操作。

　　相較于3D NAND尋求在2018年達到廣泛采用的引爆點，NVMe似乎更定位于在2018年底之前成為SSD的主流接口。Hands表示，雖然SATA和SAS仍然存在一定的市場，但幾乎很少再添加新功能。“這正是NVMe引領創(chuàng)新之處。”