NVMe規(guī)格升級(jí) 穩(wěn)步邁向SSD接口標(biāo)準(zhǔn)

　　相較于3D NAND尋求在2018年達(dá)到廣泛采用的引爆點(diǎn)，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(chǔ)器(NVM Express;NVMe)規(guī)格即將展開(kāi)近三年來(lái)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(biāo)準(zhǔn)之路邁進(jìn)了一大步。

　　NVM Express Inc.行銷(xiāo)委員會(huì)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(lái)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(huì)完成;不過(guò)，美光(Micron)最近宣布正致力于領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)推出新產(chǎn)品。

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

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

　　Hands表示，超快速的儲(chǔ)存級(jí)存儲(chǔ)器元件開(kāi)始變得更具意義，因?yàn)閷⒃佳b置放在hypervisor之后，可能會(huì)大幅減少輸入/輸出操作(IOP)的次數(shù)。而要在虛擬化環(huán)境中從每個(gè)SSD取得最高性能的技巧在于讓它看起來(lái)像SSD一樣原生附加在每個(gè)虛擬機(jī)上。NVMe 1.3可利用PCIe的單根I/O虛擬化(SR-IOV)功能，支持儲(chǔ)存共享與直接分配。他說(shuō)，“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(shù)的公司帶來(lái)了許多價(jià)值，但為了獲得最大的價(jià)值，開(kāi)發(fā)人員必須該將資源分配寫(xiě)入軟件定義的儲(chǔ)存堆疊。他說(shuō)，在NVM Express董事會(huì)的一些大型客戶正在推動(dòng)這項(xiàng)功能。目前的方法是為每個(gè)工作負(fù)載使用更多較小的SSD，如此就不會(huì)影響其他工作負(fù)載的服務(wù)品質(zhì)。

　　NVMe 1.3版中的‘Streams’功能可以減輕主機(jī)托管工作負(fù)載的寫(xiě)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(jī)和裝置交換后設(shè)數(shù)據(jù)的新架構(gòu)，特別適用于全快閃存儲(chǔ)器陣列，在每個(gè)SSD上支持更好的工作負(fù)載最佳化。他說(shuō)，SSD的容量越來(lái)越大，目前的平均容量已經(jīng)達(dá)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(gè)SSD上混合著不同的客戶工作負(fù)載。“因?yàn)樵谕粋€(gè)硬碟上有著不同的工作負(fù)載，不可避免地會(huì)損害產(chǎn)品的耐用度，”Hands說(shuō)。

　　‘Directives’功能的早期范例是‘Streams’，它讓主機(jī)向控制器顯示，在寫(xiě)入命令中的特定邏輯塊是一組關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的一部份?？刂破骺梢允褂眠@些資訊，將相關(guān)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在有關(guān)的位置或用于增強(qiáng)其他性能。Hands說(shuō)，基本上，‘Streams’可將來(lái)自云端托管應(yīng)用中不同租戶的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的標(biāo)記，從而為NAND SSD最佳化性能以及提高其耐用性。

　　透過(guò)在云端托管應(yīng)用中采用不同租戶的相關(guān)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單標(biāo)記，Stream功能最佳化NAND的SSD的性能，并提高。

　　Hands 說(shuō)，NVMe 1.3版的其他新功能還包括針對(duì)SSD的增強(qiáng)型除錯(cuò)工具，迄今為止，這一直是SSD供應(yīng)商主導(dǎo)的領(lǐng)域;此外，還有更多熱量調(diào)節(jié)的細(xì)部控制，不僅針對(duì)系統(tǒng)的溫度，也包括工作負(fù)載。

　　Hands說(shuō)，最新的NVMe規(guī)格還支持在低資源環(huán)境(包括行動(dòng)裝置)執(zhí)行啟動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)到廣泛采用的引爆點(diǎn)，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(chǎng)，但幾乎很少再添加新功能。“這正是NVMe引領(lǐng)創(chuàng)新之處。”