NVMe 标准化组织官方：NVMe 常见问题

Source: NVMe Work Group, NVM Express Frequently Asked Questions

是什么让 NVMe 架构如此高效？

NVMe 架构带来了一种新的高性能队列机制，该机制支持 65535 个 I/O 队列，每个队列包含 65535 个命令（称为队列深度或未完成命令的数量）。队列映射到 CPU 内核，以提供可扩展的性能。NVMe 接口显著减少了内存映射输入/输出命令的数量，并适应在中断或轮询模式下运行的操作系统设备驱动程序，以实现更高的性能和更低的延迟。

NVMe 技术如何扩展？

NVMe协议旨在通过异步IO进行扩展，而不必被不可缓存的寄存器读取所阻止。NVMe 架构可通过采用 NVMe 技术的 PCIe 和通过 NVMe-oF 架构的网络结构跨多个接口进行扩展。它可以通过不同的PCIe通道和更高容量的SSD来扩展性能，并且可以从移动设备扩展到数据中心。

该说PCIe SSD还是NVMe SSD？所有 NVMe 固态硬盘都是 PCIe 吗？

PCIe SSD，NVMe SSD，NVMe / PCIe SSD的使用都是常见，且可接受的。当前，大多数人使用NVMe SSD来暗示PCIe SSD（因为这是从2011年以来就存在的东西），但在未来，NVMe SSD也可能位于PCIe架构以外的其它物理接口上。

如何安全地擦除 NVMe 固态硬盘上的数据？

NVMe 规范中有多个命令可以安全地擦除用户数据。NVMe 格式命令包括支持加密擦除，通过切换加密密钥快速擦除用户数据，以及物理擦除 NAND 的完整媒体擦除。Sanitize是擦除用户数据的另一个命令。它具有与格式相同的功能，同时还从队列中删除元数据和信息，并通过在设备重置后自动启动来保证完成。

有哪些工具可用于管理 SSD？

NVMe SSD 可以管理带内（通过操作系统）和带外（主机操作系统外部，通常通过 BMC）。存在许多开源管理工具来管理NVMe SSD，例如  Linux中的nvme-cli，其中包含NVMe规范中的所有命令，以监视设备运行状况和耐用性，更新固件，安全擦除驱动器，读取SMART等。

NVMe 固态硬盘为何比 SATA 固态硬盘更快？

NVMe 规范使用 PCIe 接口来实现低延迟和可扩展的性能。目前的PCIe 3.0 x4 NVMe SSD比SATA SSD快6-7倍，PCIe 4.0 SSD比SATA SSD快12-13倍。

NVMe 架构的功耗是否低于 SATA？

NVMe技术以极低功耗用于移动设备的各种例子 。与SATA相比，用于笔记本电脑，笔记本电脑和平板电脑的M.2和NVMe BGA设备也表现出更低的功耗和更长的电池寿命。

为什么 NVMe 技术的延迟低于 SATA 或 SAS？

SAS 或 SATA 使用 SCSI 协议。SCSI 协议使用确认开销来确保接收数据。NVMe 协议更精简，开销更少，并且使用更少的 CPU 周期进行处理。因此，它比SATA快得多，延迟更低。

什么是 IO 确定性（IO Determinism）？

IO 确定性定义了 SSD 和主机协调 SSD 执行后台垃圾回收的时间的方法，反之亦然，提供驱动器具有最佳读取延迟的确定性窗口。

什么是NVMe集？

NVM集是一种逻辑结构，可以将SSD划分为多个较小的NVM集，这些NVM集可以在物理上彼此隔离，例如在单独通道上的NAND SSD上或NAND块的数量上。这为干扰（noisy neighbor）问题（从一个工作负载写入影响另一个工作负载的服务质量）提供了隔离和解决方案。

什么是（ANA Asymmetric Namespace Access / NVMe）多路径？

多路径（也称为 I/O 多路径）是在服务器和支持它的存储设备之间建立多个物理路由。这样做是为了防止单点故障并实现连续操作。

为什么应该采用 NVMe 架构？值得付出代价吗？

是的。许多分析师表明，由于广泛的市场、竞争、多数供应商和广泛的可用性，NVMe技术并不比SATA或SAS SSD更高级。用户和公司没有理由不将 NVMe 架构部署在其它传统存储协议之上。

带内和带外支持有什么区别？

带内意味着通过标准的NVMe驱动程序和命令在操作系统中发送命令，而带外意味着在操作系统知识之外，最常见的是通过SMBUS协议与主机BMC一起完成的，但现在也可以通过PCIe供应商定义的消息来完成。

NVMe技术针对哪些细分市场？

NVMe 技术针对客户端、移动设备、台式机、工作站、服务器、超大规模、企业、存储（所有 SSD 市场）中的 SSD。支持 NVMe 的服务器和系统是 NVMe 市场的一部分，还有 NVMe-oF 网络适配器、全闪存阵列和许多其它支持 NVMe 的产品。NVMe架构现在比SSD更广泛，但SSD仍然是迄今为止最大的市场。

采用NVM Express技术使哪些市场受益？

NVMe技术比现有技术具有更高的性能，更具可扩展性，更低的延迟，并且具有更多的创新。NVMe架构支持的所有市场都将从采用该技术中受益。

NVMe技术对ML/AI、IoT等新兴市场意味着什么？

由于 ML/AI 等这些应用程序从低延迟和性能中受益匪浅，NVMe 技术将减少响应/结果，从而可以检查更多来源并获得更好的结果。

为什么 NVMe 架构对数据中心有好处？

NVMe 规范可扩展、开放且灵活，可满足数据中心的需求。NVMe 端到端解决方案可以缩短响应时间，从而使企业应用响应速度更快，并提高工作负载性能。

数据中心有哪些 NVMe 技术功能？

NVMe技术已成为当今数据中心的首选存储协议解决方案，这些数据中心以前缺乏全面支持。NVMe-oF技术的加入使NVMe解决方案比以往任何时候都更容易在整个数据中心生态系统中实施。NVMe-oF 协议可在通过网络访问 NVMe 存储时为应用程序和网络提供最佳性能。通过允许 NVMe 协议在交换结构上运行，NVMe-oF 协议减少了旧存储结构协议产生的瓶颈和延迟。NVM Express组织最近支持将NVMe/TCP传输添加到NVMe-oF系列中，使NVMe-oF比以前更加灵活。这是为了响应数据中心超大规模程序的请求，因为它们具有横向扩展架构选择。

NVMe 1.4 和 NVMe-oF 1.1 中即将推出的规范更新也考虑了数据中心超大规模程序的要求。NVMe 1.4 规范中的新功能（如 I/O 确定性）将每个驱动器分解为多个不同的设备，允许多个 I/O 工作负载独立访问驱动器，从而减少长尾延迟并提高服务质量 （QoS）。NVMe 技术数据中心的优势：

更快地实现对数据的整体访问

• 降低功耗

• 减少延迟

• 更高的输入/输出操作（IOPS）

哪些 NVMe 技术功能适用于企业存储？

ANA。存储路径的无中断故障切换对于企业存储至关重要。它确保如果路径出现故障，对存储的访问不会中断，但切换将无中断地解决此问题。企业级存储需要始终可用。

NVMe-oF 规范发生了什么变化？

NVMe-oF 规范已被吸收到 NVMe 2.0 规范库中。它已成为基本规范，TCP/IP规范和RDMA规范的一部分。

NVMe 2.0 规范中包含的主要优点和功能是什么？

重组后的 NVMe 2.0 规范可实现 NVMe 技术更快、更简单的开发，支持在许多新兴市场领域无缝部署基于闪存的解决方案。这些规范包括渐进式的新功能，如分区命名空间（ZNS），键值（KV），旋转介质和耐力组管理。