小科普 | 什么是NVMe？1.4和1.3有什么区别？
小科普 | 什么是NVMe？1.4和1.3有什么区别？
2021-06-24 00:52
SSD还是那个SSD，但协议总是在悄然更新，性能也一代代上涨。主流支持的当然还是NVMe1.3，但其实已经有不少1.4的盘涌现了。相较于前代有什么进步呢？我们今天就来聊一聊。
传统机械硬盘则使用intel制定的AHCI标准（最高Q32T1），走SATA通道。但时代变了，玩家觉得游戏读盘慢，服务器运营商觉得效率低，随着各行的需求提升，新的标准后来也就出现了。
为了提高带宽、传输效率，选择走PCIe通道（因此固态盘都可以通过PCIe拓展卡，解决接口不够的问题），对应的协议就是NVMe（NVMExpress）。
M.2盘默认都支持。全称“非易失性内存主机控制器接口规范”（non-volatilememory express），是专门给为NAND SSD固态盘设计的。
SSD跟CPU开了个直通车，还把指令数量精简为以前（SCSI、ATA）的一半，把I/O命令和响应映射到主机的共享内存，可以多核并行。最多65535个IO队列、64000队列深度，车变多了、路变宽了、还多了数不清的车道，比AHCI不知道多到哪里去了。
咱们都知道，哪怕顺序读写和HDD机械盘一样，但SSD就是快，因为4K随机读写速度快了不知道多少倍。衡量随机读写性能的单位，一般不用速度（MB/s），而是IOPS，它表示每秒进行读写的次数（Input/OutputOperations Per Second）。
这也有NVMe的功劳，通过Doorbell机制，它降低了I/O操作等待时间；提升同一时间内的操作数，也就是线程T，更大容量的操作队列，也就是队列深度Q，
这些单位我们用DiskMark之类的跑分软件时，从左侧项目栏也能看到，能反映在不同读写任务的组合下，硬盘的性能表现如何。
HDD就像是单核的（磁头结构），而SSD如同多核。结构不同，读写逻辑上和机械盘自然是不同的，算是先天优势。
NVMe在2009年立项，牵头的都是美光、三星、Marvell、DELL、NetAPP、EMC、IDT等著名大公司了。最早1.0版本于2011年登场，奠定一些基础规范，带宽到了11.6Gbps（约1200MB/s）。
1.2到1.3的整体性能上限翻了倍，支持到了PCIe 3.0 x4通道。主流的还是第四版修订的1.3C，最新的1.4版本在2019年6月面世，在支持PCIe 4.0 x4之后，顺序读写速度从3500MB/s左右，翻倍到约7000MB/s。
NVMe 1.4更新的三大主要特性如下：
①IO Determinism翻译过来是“IO决定”，可以把整块SSD的物理空间划分成多个NVM Set，其中可以包含多个通道（Channel）和晶粒（Die）。每个Set区互相独立，划分给不同App使用，
等于是“大硬盘分成多个小硬盘”，划清界限了，你用你的，我用我的，防止IO延迟产生性能波动。分明白了就不会互相打架、效率自然就上去了。
②Persistent Memory Region（PMR）即“持久性内存区域”，提供了内存级别的速度和低延迟，哪怕电源断电，存在它身上的数据也能保留。但因此比较吃性能，可以通过弹性缓冲区解决。
③Multipathing指“多路径访问共享命名空间”功能，它可以用不同其他主机的NVMe控制器访问同一块NameSpace（命名空间-逻辑空间），
不过这么多功能，主要是为了优化latency（延迟）、提供更好的QoS（服务质量，SSD性能的一致性），针对商用、服务器、数据中心等专业需求，家用暂时可能用不上这么多特性，毕竟多出来的硬件要求，价格也抬会上去。
当然，规范只是规范，他提供了最大的水桶，但硬盘能装多少水，每家都不一样，我们在选择硬盘的时候，最终还是看哪家用料强、哪家售后强。
参考&引用：
sohu.com/a/251757439_505795
zhuanlan.zhihu.com/p/363589126
zh.wikipedia.org/wiki/NVM_Express
