關注固態(tài)硬盤的朋友應該對于這個詞匯并不陌生，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PCI-E時，以前的AHCI標準已經有點跟不上SSD的性能要求的發(fā)展了，那么什么是NVMe呢？對于使用它的SSD又有什么優(yōu)勢呢？今天就跟著筆者一起來了解NVMe。
相信不少朋友都知道如果想要讓SSD發(fā)揮全部的實力，需要在BIOS里面把SATA模式設置成AHCI模式。這樣對于SSD來說能夠獲得更好的性能，但是現(xiàn)在最新的儲存接口M.2和SARA-E接口都是采用的PCI-E通道，然后對于PCI-E接口想要發(fā)揮最高性能其實需要的是新的NVMe標準，而不是AHCI。
說起AHCI的話大家應該都知道，現(xiàn)在所用的SATA接口與AHCI標準其實是為高延時的機械硬盤而設計的，目前主流SSD依然繼續(xù)使用它們，隨著SSD的性能逐漸增強，這些標準已經成為限制SSD的一大瓶頸，專為機械硬盤而設計的AHCI標準并不太適合低延時的SSD。
NVMe其實與AHCI一樣都是邏輯設備接口標準。NVMe全稱Non-Volatile Memory Express，非易失性存儲器標準，是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范，NVMe的設計之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延時以及并行性，還有當代處理器、平臺與應用的并行性。SSD的并行性可以充分被主機的硬件與軟件充分利用，相比與現(xiàn)在的AHCI標準，NVMe標準可以帶來多方面的性能提升。
業(yè)界早就意識到這一問題，早在2009年下半年，關于NVMe的技術工作正式啟動，NVMe規(guī)范由包含90多家公司在內的工作小組所定制，Intel是主要領頭人，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建立新的存儲規(guī)范標準，讓它在老舊的SATA與AHCI中解放出來。2011年，NVMe標準正式出爐，該標準是根據閃存存儲的特點量身定制的，新的標準解除了舊標準施放在SSD上的各種限制。2012年標準升級到NVMe 1.1，最新的NVMe 1.2標準是在2014所推出的。
首款支持NVMe標準的產品是三星XS1715，與2013年7月所發(fā)布，隨后陸續(xù)有企業(yè)級的NVMe標準SSD推出，直到今年Intel 750發(fā)布，NVMe標準的產品才開始進入消費級市場。
采用NVMe標準的Intel 750
NVMe的優(yōu)點一：延時更低
說到NVMe標準對比AHCI標準的優(yōu)勢，其中之一就是低延時，看上圖比較直觀，NVMe標準是面向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。
在軟件層方面，NVMe標準的延時只有AHCI的一半不到，NVMe精簡了調用方式，執(zhí)行命令時不需要讀取寄存器；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)范時并行性的想法并沒有完全融合到規(guī)范內，利用NCQ功能可以對傳輸能力進行優(yōu)化，但是接口并不允許SSD真正最大限度地發(fā)揮其應有的并行性。
現(xiàn)在SSD測試通常最多只會測試到隊列深度為32的IOPS能力，其實終究原因這是AHCI的上限，其實許多閃存主控可以提供更好的隊列深度。而NVMe則可以把最大隊列深度從32提升到64000，SSD的IOPS能力也會得到大幅提升。
NVMe還支持同一時間從多核處理器接受命令和優(yōu)先處理請求，這個特性在企業(yè)級的重負載時優(yōu)勢就會顯露出來。
Intel 750 SSD性能
低延時和良好的并行性的優(yōu)勢就是可以讓SSD的隨機性能得到大幅度提升，在任何隊列深度下都能發(fā)揮出極佳的速度。
NVMe的優(yōu)點三：更省電
NVMe加入了自動功耗狀態(tài)切換和動態(tài)能耗管理功能，設備從Power State 0閑置50ms后可以切換到Power State 1，繼續(xù)閑置的話，在500ms后又會進入功耗更低的Power State 2，切換時會有短暫延遲。SSD在閑置時可以非?？焖俚目刂圃跇O低的水平，在功耗管理上NVMe標準的SSD會比現(xiàn)在主流的AHCI SSD擁有較大優(yōu)勢，這一點對移動設備來說尤其重要，可以顯著增加筆記本和平板電腦的續(xù)航能力。
NVMe的優(yōu)點四：驅動適用性廣
驅動程序的兼容性也是所有PCI-E SSD的一個共有問題，每個產品都有對應不同系統(tǒng)的專用驅動，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需要加載驅動才能夠正常引導。
NVMe標準的出現(xiàn)解決了這個問題，NVMe SSD可以很方便的匹配不同的平臺、系統(tǒng)，無需廠家提供相應的驅動就可以正常工作，目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對NVMe SSD的支持。
全文總結：Intel 9系主板就已經加入了可走PCIe通道的M.2接口，100系主板還會有對同是走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不會再主流領域普及開來。但是在SATA 6Gbps和AHCI已經逐漸成為存儲設備發(fā)展瓶頸的今天，各種走PCIe通道的SSD，以及NVMe標準將會是接下來存儲產品的逐漸占據市場。
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