NVMe全稱Non-Volatile Memory Express，即非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)，從名字看就是為閃存為代表的固態(tài)存儲(chǔ)器定制的。NVMe的設(shè)計(jì)還充分利用了PCIe接口通道的低延時(shí)以及并行性。AHCI誕生于高延時(shí)、低帶寬的機(jī)械硬盤時(shí)代，其控制器通過PCH與CPU通訊，硬件上就會(huì)增加延時(shí)，而NVMe允許SSD通過PCIe直連CPU，進(jìn)一步降低延時(shí)。 除了大幅進(jìn)步的高帶寬、低延時(shí)，較新版本的NVMe在并發(fā)性能、QoS、可管理性等方面不斷完善。隨著SSD容量和并發(fā)訪問量多年來(lái)指數(shù)級(jí)的快速增長(zhǎng)，早期NVMe的一些設(shè)計(jì)也會(huì)成為瓶頸，最新的NVMe 2.0也做了一些根本性的底層改進(jìn)以提升效率，可以降低SSD的寫入放大系數(shù)、減少對(duì)緩存的容量需求、提升應(yīng)用程序?qū)刂破鞯脑L問效率等等。

NVMe SSD的六大技術(shù)優(yōu)勢(shì)

首先，接口速度更快。依托于PCIe接口的NVMe，進(jìn)入PCIe4.0時(shí)代后，接口帶寬比PCIe 3.0增加1倍。英特爾*2023年要推出的Eagle Stream平臺(tái)將開始支持PCIe 5.0，NVMe SSD將隨之進(jìn)入PCIe 5.0的時(shí)代，這次迭代將使得NVMe SSD的接口速度提升至SATA SSD接口速度的26倍；而時(shí)間跨度只有短短的數(shù)年，這個(gè)增長(zhǎng)速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于摩爾定律的傳統(tǒng)迭代速度，將過去十年發(fā)展速度過慢造成的存儲(chǔ)和計(jì)算間的巨大性能鴻溝幾近填平。

數(shù)據(jù)來(lái)源：NVMe SPEC和SATAⅢSPEC

其次，管理性、功能性更好。從協(xié)議本身來(lái)看，NVMe協(xié)議在管理性，功能性上也在快速迭代，以適應(yīng)現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)中心對(duì)計(jì)算存儲(chǔ)和分布式存儲(chǔ)的要求，協(xié)議的發(fā)展速度甚至超過了SSD廠家開發(fā)產(chǎn)品的速度。使得基于新協(xié)議的SSD更智能，數(shù)據(jù)安全更有保障，形態(tài)也更多樣化。讓NVMe協(xié)議以及基于NVMe協(xié)議的設(shè)備有了更多創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。

第三，單位容量 （每GB或每TB）性能更好，隨著SSD的容量越來(lái)越大，其存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，使得同一個(gè)SSD服務(wù)的實(shí)例數(shù)量也越來(lái)越多，這樣帶來(lái)一個(gè)問題，每個(gè)實(shí)例對(duì)SSD都有性能要求的情況下，每實(shí)例或者每GB的性能要求也就越來(lái)越高。因?yàn)镹VMe SSD隨PCIe不斷迭代，正在從PCIe 3.0過渡到PCIe 4.0，又會(huì)迅速迎來(lái)PCIe 5.0，這將使得單位容量的性能可以保持一個(gè)較高的水平。

數(shù)據(jù)來(lái)源：Solidigm實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果

第四，延遲更低。從HDD到SSD最大的延遲變化是介質(zhì)帶來(lái)的，也就是電子的NAND要比機(jī)械的硬盤反應(yīng)快得多。而SATA到NVMe則在協(xié)議本身做了相當(dāng)多的優(yōu)化，從而使得基于NVMe協(xié)議的SSD反應(yīng)要比基于AHCI協(xié)議的SSD要快。延遲對(duì)于當(dāng)今的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)將變得越來(lái)越重要，例如，我們希望刷視頻的時(shí)候點(diǎn)到就能播放，希望語(yǔ)音聊天或者視頻聊天的時(shí)候完全沒有卡頓，這些都與存儲(chǔ)延時(shí)有相當(dāng)大的關(guān)系。

數(shù)據(jù)來(lái)源：NVMe SPEC和SATA III SPEC

第五，I/O效率更高。相比基于SATA SSD的存儲(chǔ)系統(tǒng)，NVMe的SSD系統(tǒng)單核可以達(dá)到的性能更高，而同時(shí)NVMe SSD支持隨機(jī)多路并發(fā)讀寫，比如一臺(tái)搭配NVMe SSD的存儲(chǔ)服務(wù)器能做的工作需要若干臺(tái)SATA SSD存儲(chǔ)服務(wù)器才能達(dá)到。這樣算下來(lái)基于NVMe SSD的存儲(chǔ)服務(wù)器TCO更好。

最后，存儲(chǔ)搭配更加靈活。從存儲(chǔ)搭配的靈活度來(lái)看，因?yàn)镾ATA 接口在速度達(dá)到600MB/s之后不再發(fā)展，使得目前SSD的不同介質(zhì)在SATA接口面前變得沒有區(qū)別，甚至傲騰*SSD做成SATA接口也無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)它的介質(zhì)優(yōu)勢(shì)。而NVMe的上限就高得多且在繼續(xù)提高，因?yàn)榻橘|(zhì)訪問速度的不同，可以將不同介質(zhì)的NVMe SSD進(jìn)行快慢搭配，以滿足不同形態(tài)下存儲(chǔ)的多樣化需求。

同時(shí)，PCIe的不斷迭代，又給NVMe形態(tài)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，例如功耗，散熱，存儲(chǔ)密度等等。而創(chuàng)新的NVMe SSD形態(tài)就能完美的解決這些問題，例如EDSSF 可以解決散熱問題而平衡高密度和散熱。NVMe SSD的形態(tài)將會(huì)比SATA SSD的形態(tài)多很多，這就給創(chuàng)新帶來(lái)了機(jī)會(huì)，也大大提升了SSD的適配性，更好地滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

審核編輯 ：李倩