關(guān)注固態(tài)硬盤的朋友應(yīng)該對(duì)于這個(gè)詞匯并不陌生，特別是今年NVMe也頻繁出現(xiàn)在各大媒體文章中，隨著高端SSD市場逐漸從SATA專項(xiàng)PCI-E時(shí)，以前的AHCI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有點(diǎn)跟不上SSD的性能要求的發(fā)展了，那么什么是NVMe呢？對(duì)于使用它的SSD又有什么優(yōu)勢呢？今天就跟著筆者一起來了解NVMe。

NVMe是個(gè)啥？未來SSD主流標(biāo)準(zhǔn)早知道

相信不少朋友都知道如果想要讓SSD發(fā)揮全部的實(shí)力，需要在BIOS里面把SATA模式設(shè)置成AHCI模式。這樣對(duì)于SSD來說能夠獲得更好的性能，但是現(xiàn)在最新的儲(chǔ)存接口M.2和SARA-E接口都是采用的PCI-E通道，然后對(duì)于PCI-E接口想要發(fā)揮最高性能其實(shí)需要的是新的NVMe標(biāo)準(zhǔn)，而不是AHCI。

說起AHCI的話大家應(yīng)該都知道，現(xiàn)在所用的SATA接口與AHCI標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是為高延時(shí)的機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的，目前主流SSD依然繼續(xù)使用它們，隨著SSD的性能逐漸增強(qiáng)，這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為限制SSD的一大瓶頸，專為機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的AHCI標(biāo)準(zhǔn)并不太適合低延時(shí)的SSD。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

NVMe其實(shí)與AHCI一樣都是邏輯設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)。NVMe全稱Non-Volatile Memory Express，非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)，是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范，NVMe的設(shè)計(jì)之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延時(shí)以及并行性，還有當(dāng)代處理器、平臺(tái)與應(yīng)用的并行性。SSD的并行性可以充分被主機(jī)的硬件與軟件充分利用，相比與現(xiàn)在的AHCI標(biāo)準(zhǔn)，NVMe標(biāo)準(zhǔn)可以帶來多方面的性能提升。

業(yè)界早就意識(shí)到這一問題，早在2009年下半年，關(guān)于NVMe的技術(shù)工作正式啟動(dòng)，NVMe規(guī)范由包含90多家公司在內(nèi)的工作小組所定制，Intel是主要領(lǐng)頭人，小組成員包括美光、戴爾、三星、Marvell、NetAPP、EMC、IDT等公司，目的就是為SSD建立新的存儲(chǔ)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，讓它在老舊的SATA與AHCI中解放出來。2011年，NVMe標(biāo)準(zhǔn)正式出爐，該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)閃存存儲(chǔ)的特點(diǎn)量身定制的，新的標(biāo)準(zhǔn)解除了舊標(biāo)準(zhǔn)施放在SSD上的各種限制。2012年標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到NVMe 1.1，最新的NVMe 1.2標(biāo)準(zhǔn)是在2014所推出的。

首款支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品是三星XS1715，與2013年7月所發(fā)布，隨后陸續(xù)有企業(yè)級(jí)的NVMe標(biāo)準(zhǔn)SSD推出，直到今年Intel 750發(fā)布，NVMe標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才開始進(jìn)入消費(fèi)級(jí)市場。

采用NVMe標(biāo)準(zhǔn)的Intel 750

NVMe的優(yōu)點(diǎn)一：延時(shí)更低

說到NVMe標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比AHCI標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢，其中之一就是低延時(shí)，看上圖比較直觀，NVMe標(biāo)準(zhǔn)是面向PCI-E SSD的，使用原生PCI-E通道與CPU直連可以免去SATA與SAS接口的外置控制器（PCH）與CPU通信所帶來的延時(shí)。

延時(shí)更低

在軟件層方面，NVMe標(biāo)準(zhǔn)的延時(shí)只有AHCI的一半不到，NVMe精簡了調(diào)用方式，執(zhí)行命令時(shí)不需要讀取寄存器；而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器，一共會(huì)消耗8000次CPU循環(huán)，從而造成大概2.5微秒的延遲。

NVMe的優(yōu)點(diǎn)二：IOPS大增

另外NVMe也大大的提升了SSD的IOPS性能，在制定AHCI規(guī)范時(shí)并行性的想法并沒有完全融合到規(guī)范內(nèi)，利用NCQ功能可以對(duì)傳輸能力進(jìn)行優(yōu)化，但是接口并不允許SSD真正最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的并行性。

IOPS大增

現(xiàn)在SSD測試通常最多只會(huì)測試到隊(duì)列深度為32的IOPS能力，其實(shí)終究原因這是AHCI的上限，其實(shí)許多閃存主控可以提供更好的隊(duì)列深度。而NVMe則可以把最大隊(duì)列深度從32提升到64000，SSD的IOPS能力也會(huì)得到大幅提升。

NVMe還支持同一時(shí)間從多核處理器接受命令和優(yōu)先處理請(qǐng)求，這個(gè)特性在企業(yè)級(jí)的重負(fù)載時(shí)優(yōu)勢就會(huì)顯露出來。

Intel 750 SSD性能

低延時(shí)和良好的并行性的優(yōu)勢就是可以讓SSD的隨機(jī)性能得到大幅度提升，在任何隊(duì)列深度下都能發(fā)揮出極佳的速度。

NVMe的優(yōu)點(diǎn)三：更省電

NVMe加入了自動(dòng)功耗狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)能耗管理功能，設(shè)備從Power State 0閑置50ms后可以切換到Power State 1，繼續(xù)閑置的話，在500ms后又會(huì)進(jìn)入功耗更低的Power State 2，切換時(shí)會(huì)有短暫延遲。SSD在閑置時(shí)可以非?？焖俚目刂圃跇O低的水平，在功耗管理上NVMe標(biāo)準(zhǔn)的SSD會(huì)比現(xiàn)在主流的AHCI SSD擁有較大優(yōu)勢，這一點(diǎn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備來說尤其重要，可以顯著增加筆記本和平板電腦的續(xù)航能力。

能耗低

NVMe的優(yōu)點(diǎn)四：驅(qū)動(dòng)適用性廣

驅(qū)動(dòng)程序的兼容性也是所有PCI-E SSD的一個(gè)共有問題，每個(gè)產(chǎn)品都有對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的專用驅(qū)動(dòng)，這方面有些廠商做的非常出色，而另一些則 不怎么樣，然而許多PCI-E SSD需要加載驅(qū)動(dòng)才能夠正常引導(dǎo)。

驅(qū)動(dòng)適用性廣

NVMe標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問題，NVMe SSD可以很方便的匹配不同的平臺(tái)、系統(tǒng)，無需廠家提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)就可以正常工作，目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對(duì)NVMe SSD的支持。

全文總結(jié)：

Intel 9系主板就已經(jīng)加入了可走PCIe通道的M.2接口，100系主板還會(huì)有對(duì)同是走PCIe通道的SATA Express的原生支持。值得一提的是，100系的中高端芯片組還將支持到PCIe 3.0。雖然在近期，NVMe不會(huì)再主流領(lǐng)域普及開來。但是在SATA 6Gbps和AHCI已經(jīng)逐漸成為存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)展瓶頸的今天，各種走PCIe通道的SSD，以及NVMe標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)是接下來存儲(chǔ)產(chǎn)品的逐漸占據(jù)市場。