NVMe规格大更新，成SSD控制器接口标准指日可待

非挥发性内存(NVM Express；NVMe)规格即将展开近三年来的首度重大更新，朝向成为固态硬盘(SSD)控制器接口的既定标准之路迈进了一大步。

NVM Express Inc.营销委员会联席主席Jonmichael Hands表示，采用PCI Express (PCIe)总线的1.3版NVMe SSD增加了自2014年11月发布1.2版以来尚未完善的许多新功能。此次更新展现NVMe的三大核心规格之一；其他还包括NVM Express Management Interface管理接口，以及NVMe-over-Fabrics规格。NVMe-over-Fabrics规格更新要到2018年底才会完成；不过，美光(Micron)最近宣布正致力于领先标准推出新产品。

Hands表示，供应商采用新规格并整合于其产品中还需要一段时间。毕竟，支持NVMe 1.2版规格的设备从去年秋天才开始陆续推出。他说，除了需要花时间更新产品功能以外，虽然没有其他影响组件供应商的阻力，但一般也需要两年的时间。

Hands说，NVMe 1.3包含24项技术方案，可针对客户端、企业和云端功能分为三大类。最重要的进展是支持虚拟化，让开发人员能够更灵活地将SSD资源分配给特定的虚拟机。他说：“现在，如果要在虚拟化环境中使用NVM Express设备，虚拟机管理程序(hypervisor)的NVMe驱动器就必须为客户的操作系统(OS)仿真NVMe SSD，”Hands说，“目前的进展不错，但仍存在一些延迟。”

Hands表示，超快速的储存级内存组件开始变得更具意义，因为将原始设备放在hypervisor之后，可能会大幅减少输入/输出操作(IOP)的次数。而要在虚拟化环境中从每个SSD取得最高性能的技巧在于让它看起来像SSD一样原生附加在每个虚拟机上。NVMe 1.3可利用PCIe的单根I/O虚拟化(SR-IOV)功能，支持储存共享与直接分配。他说，“现在你可以分割并智能化地分配资源了。”

Hands表示，这为支持云端环境和多租户技术的公司带来了许多价值，但为了获得最大的价值，开发人员必须该将资源分配写入软件定义的储存堆栈。他说，在NVM Express董事会的一些大型客户正在推动这项功能。目前的方法是为每个工作负载使用更多较小的SSD，如此就不会影响其他工作负载的服务质量。

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NVMe 1.3版中的‘Streams’功能可以减轻主机托管工作负载的写入放大(WA)现象

Hands表示，1.3版中最令人振奋的功能之一就是‘Directives’，它是主机和设备交换后设数据的新架构，特别适用于全闪存数组，在每个SSD上支持更好的工作负载优化。他说，SSD的容量越来越大，目前的平均容量已经达到了4TB并正快速增加中。在多租户环境中，这意味着在单个SSD上混合着不同的客户工作负载。“因为在同一个硬盘上有着不同的工作负载，不可避免地会损害产品的耐用度，”Hands说。

‘Directives’功能的早期范例是‘Streams’，它让主机向控制器显示，在写入命令中的特定逻辑块是一组关联资料的一部份。控制器可以使用这些信息，将相关数据储存在有关的位置或用于增强其他性能。Hands说，基本上，‘Streams’可将来自云端托管应用中不同租户的相关数据进行简单的标记，从而为NAND SSD优化性能以及提高其耐用性。

透过在云端托管应用中采用不同租户的相关数据的简单标记，Stream功能优化NAND的SSD的性能，并提高。

Hands 说，NVMe 1.3版的其他新功能还包括针对SSD的增强型除错工具，迄今为止，这一直是SSD供应商主导的领域；此外，还有更多热量调节的细部控制，不仅针对系统的温度，也包括工作负载。

Hands说，最新的NVMe规格还支持在低资源环境(包括移动设备)执行启动程序，这将可让较低成本的NVMe设备占用空间较小。NVMe 1.3版还为符合标准的SSD擦除提供更广泛适用的操作。

相较于3D NAND寻求在2018年达到广泛采用的引爆点，NVMe似乎更定位于在2018年底之前成为SSD的主流接口。Hands表示，虽然SATA和SAS仍然存在一定的市场，但几乎很少再添加新功能。“这正是NVMe引领创新之处。”

编译：Susan Hong

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