什么是NVMe？
发布时间：2025-03-17 点击：100
说到nvme，“快”是人们对它的第一印象。因为nvme的出现，硬盘的性能得到了极大的提升。那到底什么是nvme呢?
什么是nvme?
nvme是 non-volatile memory express 缩写，翻译过来就是非易失性内存主机控制器接口规范，在它首次投放市场的时候，许多人认为它只是一个新的、速度更快的ssd。但实际上，nvme是一种基于性能并从头开始创建新存储协议，它可以使我们能够充分利用ssd和存储类内存(scm)的速度。
nvme是一种高性能、numa(非统一内存访问)优化的、高度可扩展的存储协议，用于连接主机和内存子系统。nvme是专门为nand、闪存等非易失性存储设计的，nvme协议建立在高速pcie通道上。
nvme接口协议的功能包括：
支持64k命令队列; 可以使用低cpu周期为每个队列发送64k命令; 延迟约为2.8微秒; 可以直接与系统cpu通信; nvme可以实现超过一百万的iop。 nvme的演变
在过去的十年中，存储技术发生了翻天覆地的变化。随着固态硬盘开始取代机械硬盘成为主要的存储设备，我们急需一个新的接口标准来利用更快的速度和功能。传统的sata接口与ahci标准其实是为了机械硬盘而设计的，早期的ssd性能不高，即使使用这些传统的接口和协议，也不觉得有什么问题，但是随着ssd的性能逐渐增强，传统的标准已经不再适用，进而成为了限制ssd的一大瓶颈。nvme是第一个真正满足高速存储介质需求的协议。
2009年下半年，nvm express工作组(nvmhci)开始制定nvme规范，nvm express工作组包含90多家公司成员，intel是主要领头人，小组成员包括美光、戴尔、三星、marvell、netapp、emc、idt等公司，目的就是为ssd建立新的存储规范标准，让它在老旧的sata与ahci中解放出来。
2011年，nvme 1.0标准正式出炉，该标准是根据闪存存储的特点量身定制的，新的标准解除了旧标准施放在ssd上的各种限制。2012、2014和2017相继推出了1.1、1.2和1.3版本，目前最新的nvme 1.4标准已于2019年7月发布。
nvme如何工作?
nvme通过pcie接口将i/o命令和响应映射到主机的共享内存。nvme接口支持多核处理器并行i/o，以促进高吞吐量，缓解cpu的压力。
与scsi和ata命令集相比，nvme提供了更加简化的命令集来处理i/o请求。相对于前两者，nvme需要的cpu指令数量少一半。
nvme的本质是上建立了多个计算机与存储设备的通路。nvme在单个消息队列中支持64000个命令，最多支持65535个i/o队列。相比之下，sas设备的队列深度通常在一个队列中最多支持256个命令，而sata驱动器最多支持32个命令。打个比方，如果sata是一条普通的小道，每次只能通过32辆车的话，那nvme就是一条拥有65535条车道的高速公路，每条车道能通过65535辆车。
nvme的优势
nvme的优势在于它能够利用到并行数据路径，从而在加速方面提供更好的性能。它能够使现有的应用程序以及新的应用程序可以更有效地工作。除此之外，低延时、低功耗以及兼容性高等也是nvme的众多优势之一。
nvme的优势包括：
低延时，nvme协议可以通过pcie通道跟cpu直接相连，数据不需要像sata一样需要通过控制器再中转到cpu; iops大增，nvme则可以把大队列深度从32提升到64000，ssd的iops能力也会得到大幅提升。 功耗更低，nvme加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能; 兼容性高，nvme ssd可以很方便的匹配不同的平台、系统，无需厂家提供相应的驱动就可以正常工作。nvme还是物联网(iot)、人工智能(ai)和机器学习(ml)等创新和发展中的技术和应用程序的关键推动力，这些技术和应用程序都可以受益于nvme连接的低延迟和高性能贮存。
写在最后
nvm express inc.在2016年6月发布了1.0版的nvme over fabrics(简称nvme-of)，nvme-of的出现，就是将nvme应用到前端，作为存储阵列与前端主机连接的通道，取代过去的fc、iscsi。下篇我们一起来看一下什么是nvme-of。
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nvme是 non-volatile memory express 缩写，翻译过来就是非易失性内存主机控制器接口规范，在它首次投放市场的时候，许多人认为它只是一个新的、速度更快的ssd。但实际上，nvme是一种基于性能并从头开始创建新存储协议，它可以使我们能够充分利用ssd和存储类内存(scm)的速度。
nvme是一种高性能、numa(非统一内存访问)优化的、高度可扩展的存储协议，用于连接主机和内存子系统。nvme是专门为nand、闪存等非易失性存储设计的，nvme协议建立在高速pcie通道上。
nvme接口协议的功能包括：
支持64k命令队列; 可以使用低cpu周期为每个队列发送64k命令; 延迟约为2.8微秒; 可以直接与系统cpu通信; nvme可以实现超过一百万的iop。 nvme的演变
在过去的十年中，存储技术发生了翻天覆地的变化。随着固态硬盘开始取代机械硬盘成为主要的存储设备，我们急需一个新的接口标准来利用更快的速度和功能。传统的sata接口与ahci标准其实是为了机械硬盘而设计的，早期的ssd性能不高，即使使用这些传统的接口和协议，也不觉得有什么问题，但是随着ssd的性能逐渐增强，传统的标准已经不再适用，进而成为了限制ssd的一大瓶颈。nvme是第一个真正满足高速存储介质需求的协议。
2009年下半年，nvm express工作组(nvmhci)开始制定nvme规范，nvm express工作组包含90多家公司成员，intel是主要领头人，小组成员包括美光、戴尔、三星、marvell、netapp、emc、idt等公司，目的就是为ssd建立新的存储规范标准，让它在老旧的sata与ahci中解放出来。
2011年，nvme 1.0标准正式出炉，该标准是根据闪存存储的特点量身定制的，新的标准解除了旧标准施放在ssd上的各种限制。2012、2014和2017相继推出了1.1、1.2和1.3版本，目前最新的nvme 1.4标准已于2019年7月发布。
nvme如何工作?
nvme通过pcie接口将i/o命令和响应映射到主机的共享内存。nvme接口支持多核处理器并行i/o，以促进高吞吐量，缓解cpu的压力。
与scsi和ata命令集相比，nvme提供了更加简化的命令集来处理i/o请求。相对于前两者，nvme需要的cpu指令数量少一半。
nvme的本质是上建立了多个计算机与存储设备的通路。nvme在单个消息队列中支持64000个命令，最多支持65535个i/o队列。相比之下，sas设备的队列深度通常在一个队列中最多支持256个命令，而sata驱动器最多支持32个命令。打个比方，如果sata是一条普通的小道，每次只能通过32辆车的话，那nvme就是一条拥有65535条车道的高速公路，每条车道能通过65535辆车。
nvme的优势
nvme的优势在于它能够利用到并行数据路径，从而在加速方面提供更好的性能。它能够使现有的应用程序以及新的应用程序可以更有效地工作。除此之外，低延时、低功耗以及兼容性高等也是nvme的众多优势之一。
nvme的优势包括：
低延时，nvme协议可以通过pcie通道跟cpu直接相连，数据不需要像sata一样需要通过控制器再中转到cpu; iops大增，nvme则可以把大队列深度从32提升到64000，ssd的iops能力也会得到大幅提升。 功耗更低，nvme加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能; 兼容性高，nvme ssd可以很方便的匹配不同的平台、系统，无需厂家提供相应的驱动就可以正常工作。nvme还是物联网(iot)、人工智能(ai)和机器学习(ml)等创新和发展中的技术和应用程序的关键推动力，这些技术和应用程序都可以受益于nvme连接的低延迟和高性能贮存。
写在最后
nvm express inc.在2016年6月发布了1.0版的nvme over fabrics(简称nvme-of)，nvme-of的出现，就是将nvme应用到前端，作为存储阵列与前端主机连接的通道，取代过去的fc、iscsi。下篇我们一起来看一下什么是nvme-of。
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