NVMe1.4：你需要知道的两个重点技术
FMS2018已经过去了，但是闪存的热度并没有消退。NVMe组织在FMS2018上通过8个演讲对NVMe、NVMe-oF、NVMe-MI、JBOF以及NVMe基准测试等话题进⾏了介绍。在其官⽹上有这次演讲的PPT（据说视频也会更新上来）。接下来通过NVMe 组织在FMS2018上的主旨演讲看下未来⼀年NVMe的演进重点。
NVMe协议族的路线图（点击看⼤图，下同）
从上图可以看到当前NVMe⼀些主要的特性和下⼀步将要做的重点。这篇⽂章就说NVMe 1.4的两⼤更新。NVMe官⽹最新的⼀版NVMe标准是1.3c，发布于2018年5⽉24⽇。⽽今年第四季度以及2019年，NVMe1.4版本将是NVMe标准化组织⼯作重点，此次更新的重点包括IO Determinism、PMR以及多路径访问共享命名空间。
关于命名空间（namespace）
命名空间（namespace）是NVMe协议中⼀个基本的逻辑空间的概念，简单地说命名空间将NVMe SSD的⽤户空间进⾏逻辑划分，每个命名空间拥有⾃⾝的NAND，可以独⽴的进⾏格式化和加密等操作。关于命名空间的讨论可以查看⽂末的参考⽂章或者回复namespace。
namespace是干嘛的
IO Determinism：NVMe这样提⾼QoS
NVMe协议将在1.4版中通过定义IO Determinism，实现对SSD的物理介质资源精细化管理和控制。在没有IO Determinism时，多个APP由1个SSD承载，虽然多个APP访问不同的namespace，但是不同namespace是共享底层channel和Die的。
IO Determinism应⽤前后负载访问盘的变化（这张图也是下图测试结果的⼀个测试⽅案）
有了IO Determinism之后，NVMe协议可以将整块SSD的物理空间划分为多个NVM Set，每个NVM Set可以包含1到多个Channel和Die，不同的NVM Set的擦除、读写都是相互独⽴的，最终不同的Set供不同的App使⽤（如上图中右侧）。如此⼀来，应⽤之间不会互相⼲扰，性能和延迟也可以得到更好的保障。Facebook在FMS2018上发布了关于NVMe SSD实现 IO Determinism详细的测试结果，如下图：
Facebook对IO Determinism应⽤后的测试结果
从上图Facebook对IO Determinism的测试结果可以看出，读延迟QoS在IO Determinism应⽤后有了8倍的提升（具体的测试说明可以参看相关阅读中Facebook在FMS2018上的演讲PPT）。此外，如今NVMe SSD单盘容量不断提升（Memblaze的PBlaze5 910/916可以做到15.36TB），IO Determinism将⼀块⼤盘分为多个“⼩盘”，供上层多个应⽤使⽤，提⾼了资源的利⽤率。
NVMe多路径访问共享命名空间
NVMe多路径访问共享命名空间的意思是单个或多个主机可以通过不同的NVMe Controler访问同⼀个Namespace。下图是⼀个基本的原理。
这⼀特性会影响到未来闪存阵列等存储系统的设计。当前⾼可⽤的NVMe存储系统多使⽤双端⼝NVMe SSD，并采⽤如下⽅案实现：
NVMe1.4以后有了多路经访问特性，⾼可⽤的存储系统就可以结合NVMe SSD的双端⼝实现下图这样的⾼可⽤⽅案。每⼀个Contorller都可以看到NVMe SSD⼀个Port的两条路径，这需要NVMe SSD⽀持多路经功能。
这与SAS时代实现⾼可⽤系统的理念类似，只是从Switch到盘的性能都有了质的提升。JBOD也升级到了JBOF/FBOF。业务连续和数据的完整性是企业客户对存储系统的重要诉求，要打造⾼可⽤⽅案，Memblaze在双端⼝的研发上已经有诸多积累，相关的讨论和技术解读可以看⽂末关于双端⼝的⽂章。
最后，NVMe协议还有NVMe-MI和NVMe-oF两个重要的分⽀，分别定义了NVMe SSD管理命令和⽹络层⾯的规范。未来这两个分⽀也会有所演进，NVMe-MI将允许应⽤通过In-Band⽅式向NVMe ⼦系统（⼀般为NVMe SSD或者多块NVMe SSD组成的组）发送NVMe-MI Send和NVMe-MI Receive两个新
的命令，获取⼦系统的基本信息。这些信息之前多由BMC系统获取。这⼀新的特性提⾼了应⽤获取底层SSD状态信息的能⼒，可以更⾼效的感知NVMe ⼦系统的健康状态。
NVMe-oF也会开始⽀持NVMe Over TCP，这部分内容将在后续的⽂章中进⾏详细的阐述。
NVMe官⽹的FMS2018专题页⾯
Enabling NVME® I/O Determinism @ Scale,Chris Petersen, Hardware Systems Technologist, Facebook

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。