NVMe 的優(yōu)勢

NVMe 技術(shù)帶來出眾的存儲空間、速度和兼容性。由于 NVMe利用 PCIe 插槽，它傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是同等 SATA 產(chǎn)品的 25倍。除了更多數(shù)據(jù)，NVMe 命令的速度是 AHCI 驅(qū)動程序命令的 2 倍。此外，NVMe 的每秒輸入/輸出操作 (IOPS) 超過 100 萬，是 AHCI 硬盤的 900%。得益于自身的兼容性，NVMe 還直接與系統(tǒng) CPU 通信，具有驚人的速度。NVMe 硬盤兼容所有主要的操作系統(tǒng)，無論外形尺寸如何。

NVMe (Non-Volatile Memory Express) 是一種通信接口和驅(qū)動程序，可充分利用 PCIe 提供更高帶寬。它旨在提高性能和效率，同時讓廣泛的企業(yè)級系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)實現(xiàn)互操作。NVMe 專為 SSD 設(shè)計，利用高速 PCIe 插槽在存儲接口和系統(tǒng) CPU 之間進行通信，不存在外形尺寸限制。

NVMe 協(xié)議利用類似高性能處理器架構(gòu)的并行、低延遲基礎(chǔ)介質(zhì)數(shù)據(jù)通道。相比 SAS 和 SATA 協(xié)議，這大幅提升了性能并降低了延遲。NVMe可以支持多個 I/O 隊列，最多可達 64000 個，而每個隊列包含 64000 個條目。相比采 AHCI（高級主控接口）等傳統(tǒng)驅(qū)動程序的舊存儲模型，NVMe 讓輸入/輸出任務(wù)可以更快地傳輸更多數(shù)據(jù)。由于 NVMe專為 SSD 設(shè)計，它最終將成為新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

SSD 存儲：過去與現(xiàn)在

數(shù)據(jù)總線在系統(tǒng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)基于 NAND 的 SSD 一經(jīng)面世，行業(yè)就意識到推出新的總線和協(xié)議勢在必行。

第一代 SSD 速度相對較慢，因而便于利用現(xiàn)有的 SATA 存儲基礎(chǔ)架構(gòu)。盡管 SATA 總線已發(fā)展到 16Gbps，但幾乎所有 SATA 總線的商業(yè)實現(xiàn)仍維持在 6Gbps。

PCIe 3.0 的總吞吐率為 16Gbps，而 PCIe 4.0 的吞吐率是 PCIe 3.0 的兩倍。它提供多達 16 個通道，數(shù)據(jù)傳輸速度高達 32,000MB/秒，而 SATA III 最高傳輸速度僅為 600MB/秒。

利用現(xiàn)有更高帶寬總線技術(shù)的決定將 SATA 協(xié)議替換為 PCIe 技術(shù)。PCIe 存儲的出現(xiàn)比 NVMe 早幾年，但以往的解決方案受到 SATA 和 AHCI 等較舊數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的瓶頸限制，導(dǎo)致 PCIe 存儲無法發(fā)揮全部潛力，直到最近幾年這種局面才有所改變。NVMe 正是這種瓶頸的解決方案，提供低延遲命令和 64000 個隊列，消除了各種限制因素。多隊列設(shè)計可以提高數(shù)據(jù)傳輸速度，因為數(shù)據(jù)是利用芯片和塊以分散形式寫入 SSD 的，而不是像機械硬盤一樣在旋轉(zhuǎn)的磁盤上寫入數(shù)據(jù)。

通信驅(qū)動器程序：AHCI 與NVMe

通信驅(qū)動程序被操作系統(tǒng)用來與存儲設(shè)備交換數(shù)據(jù)。NVMe 驅(qū)動程序比常見于 SATA 接口的 AHCI 驅(qū)動程序速度快。

NVMe專為采用閃存技術(shù)的 SSD 設(shè)計，速度遠超專為采用旋轉(zhuǎn)磁盤技術(shù)的普通機械硬盤設(shè)計的 AHCI 驅(qū)動程序。

NVMe 擁有 64000 個命令隊列，可以每個隊列發(fā)送 64000 條命令，而 AHCI 只有一個命令隊列，每個隊列只能發(fā)送 32 條命令。

利用 AHCI 驅(qū)動程序，命令利用高 CPU 周期，延遲為 6 微秒，而 NVMe 驅(qū)動程序命令利用低 CPU 周期，延遲為 2.8 微秒。

NVMe驅(qū)動程序直接與系統(tǒng) CPU 通信，而 AHCI 必須與 SATA 控制器通信。AHCI 的 IOPS（每秒輸入/輸出操作）最高 10 萬，而 NVMe 的 IOPS 超過 100 萬。IOPS（每秒輸入/輸出操作，發(fā)音是 i-ops）是用來對計算機存儲設(shè)備進行基準(zhǔn)測試的常見性能衡量指標(biāo)。

NVMe SSD 外形尺寸

· NVMe SSD 存在多種不同的外形尺寸，但具體取決于用例或應(yīng)用。

· 個人/客戶端產(chǎn)品使用 BGA 和 M.2 外形尺寸。

· 數(shù)據(jù)中心/服務(wù)器應(yīng)用使用 M.2、U.2、U.3 和 EDSFF 外形尺寸。