NVMe简介

NVMe （non-volatile memory express），或称非易失性内存主机控制器接口规范，是一个逻辑设备接口规范。基于设备逻辑接口的总线传输协议规范，用于访问通过PCIe总线附加的非易失性存储器介质。

NVMe背景

在过去的十年中，存储技术发生了翻天覆地的变化。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工作组开始制定NVMe规范，为SSD建立新的存储规范标准。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。并在2012年、2014年、2017年、2019年相继推出了1.1、1.2、1.3、1.4版本，目前最新的NVMe 2.0标准已于2021年发布。

NVMe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。

NVMe的本质是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。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的优势。

NVMe over Fabric与NVMe

NVMe over Fabric也称为NVMe-oF，它是一个相对较新的协议规范，旨在使用NVMe通过网络结构将主机连接到存储。NVMe over Fabric协议定义了使用各种通用的传输层协议来实现NVMe功能的方式。

NVMe over Fabrics把NVMe协议在单系统时代提供的高性能、低延迟和低协议负担的优势进一步发挥到了NVMe存储系统互连结构中。

NVMe和NVMe over Fabric之间的主要区别之一是用于发送和接收命令或响应的传输映射机制。NVMe-oF使用基于消息的模型在主机和目标存储设备之间进行通信。NVMe将通过PCIe接口协议将命令和响应映射到主机中的共享内存。

NVMe over Fabric支持把NVMe映射到多个Fabrics传输选项，主要包括FC、InfiniBand、RoCE v2、iWARP和TCP。其中InfiniBand、RoCE v2(可路由的RoCE)、iWARP是理想的Fabric，原因在于它们支持RDMA。

NVMe over Fabric优势

NVMe-oF在性能、扩展能力、易用性方面都具备优势，包括：
⏩ 网络延迟低
⏩ 能够处理并行请求
⏩ 提高和优化性能，包括存储阵列性能
⏩ 减少服务器端OS存储堆栈的长度
⏩ 高速
⏩ 高度可扩展
⏩ 支持NVMe主机启动器与存储系统之间同时存在多条路径

益思芯科技 NVMe-oF引擎

益思芯科技自成立至今，开发了具有自主知识产权的全硬件NVMe-oF引擎，该引擎是智能网卡高速共享存储加速的核心技术，提供原生的NVMe存储协议接口，实现基于网络的NVMe协议端到端的传输。把NVMe协议在单系统中提供的高性能、低延迟和低协议负担的优势进一步发挥到了基于高速网络的NVMe共享存储系统中。

益思芯科技的NVMe-oF引擎是对高速共享存储有较高要求的云计算、HPC、数据库等应用领域的最佳选择，NVMe-oF把NVMe协议在单系统中的高性能、低延迟和低协议负担的优势发挥到了基于高速网络的NVMe共享存储架构中，是数据中心新型的共享存储最佳解决方案。

参考文献：

https://www.51cto.com/article/656924.html

https://www.51cto.com/article/658123.html

关于我们

益思芯科技（上海）有限公司（简称：益思芯科技）成立于2020年7月，总部位于上海漕河泾新兴技术开发区。团队由国内外网络、交换、存储领域的核心专业人员组成，基于网络、交换、存储及高性能CPU技术，致力于为通信、互联网、数据中心行业提供领先的存储与网络数据处理芯片及解决方案，旨在成为一家具有国际竞争力，以创新引领行业发展，参与制定行业标准的高科技创新公司。