NVMe規格升級 穩步邁向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(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)性存儲器(NVM Express;NVMe)規格即將展開(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準之路邁進(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NVMe的三大核心規格之一;其他還包括NVM Express Management Interface管理接口，以及NVMe-over-Fabrics規格。NVMe-over-Fabrics規格更新要到2018年底才會(huì )完成;不過(guò)，美光(Micron)最近宣布正致力于領(lǐng)先標準推出新產(chǎn)品。

　　Hands表示，供應商采用新規格并整合于其產(chǎn)品中還需要一段時(shí)間。畢竟，支持NVMe 1.2版規格的裝置從去年秋天才開(kāi)始陸續推出。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項技術(shù)方案，可針對客戶(hù)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。他說(shuō)：“現在，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(dòng)器就必須為客戶(hù)的操作系統(OS)模擬NVMe SSD，”Hands說(shuō)，“目前的進(jìn)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(kāi)始變得更具意義，因為將原始裝置放在hypervisor之后，可能會(huì )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(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(shuō)，“現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(hù)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)入軟件定義的儲存堆疊。他說(shuō)，在NVM Express董事會(huì )的一些大型客戶(hù)正在推動(dòng)這項功能。目前的方法是為每個(gè)工作負載使用更多較小的SSD，如此就不會(huì )影響其他工作負載的服務(wù)品質(zhì)。

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

　　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(gè)SSD上支持更好的工作負載最佳化。他說(shuō)，SSD的容量越來(lái)越大，目前的平均容量已經(jīng)達到了4TB并正快速增加中。在多租戶(hù)環(huán)境中，這意味著(zhù)在單個(gè)SSD上混合著(zhù)不同的客戶(hù)工作負載。“因為在同一個(gè)硬碟上有著(zhù)不同的工作負載，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)數據的一部份?？刂破骺梢允褂眠@些資訊，將相關(guān)數據儲存在有關(guān)的位置或用于增強其他性能。Hands說(shuō)，基本上，‘Streams’可將來(lái)自云端托管應用中不同租戶(hù)的相關(guān)數據進(jìn)行簡(jiǎn)單的標記，從而為NAND SSD最佳化性能以及提高其耐用性。

　　透過(guò)在云端托管應用中采用不同租戶(hù)的相關(guān)數據的簡(jiǎn)單標記，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(lǐng)域;此外，還有更多熱量調節的細部控制，不僅針對系統的溫度，也包括工作負載。

　　Hands說(shuō)，最新的NVMe規格還支持在低資源環(huán)境(包括行動(dòng)裝置)執行啟動(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(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。”