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NVMe 1.4给我们带来了哪些固态硬盘黑科技?

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发表于 2019-7-31 12:25:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
NVMe是当前固态硬盘中的明星,它不仅为固态硬盘带来了高性能,更优化降低了延迟、扩展了固态硬盘的功能。最近NVM Express完成了NVMe 1.4规范的制定,它都有哪些新亮点呢?
在介绍NVMe 1.4之前,我们先来了解一些小知识:
NVMe的版本号:
NVMe从1.0规范发展至今,新版本的规范主要目标是增加功能选项。另外低版本号的NVMe设备有时也会支持后来被纳入高版本规范中的可选功能。譬如NVMe 1.2标准的东芝RC100,就能够支持后来称为NVMe 1.3规范一部分的Host Memory Buffer功能,利用共享主机内存空间提升自身随机存取性能。
NVMe与PCIe的关系:
我们日常见到的NVMe固态硬盘都是使用PCIe通道进行传输的,但PCIe并不是NVMe的唯一选项,事实上光纤甚至是铜制网线都可以作为NVMe传输的底层承载者。东芝的KumoScale技术就是通过网络传输的增强NVMe存储解决方案。
NVMe1.4新特性:首选写入对齐与粒度
NVMe 1.4为固态硬盘提供了一种新能力,它可以向上层操作系统与驱动程序报告首选写入对齐与写入粒度信息。虽然固态硬盘的4K对齐已经广为人知,但大家或许还不知道,当前闪存的一个物理Page大小通常是16KB、一个闪存block的容量更是高达十几兆字节。
过小的写入粒度需要固态硬盘进行先读取、再修改、后写入的重复工作,固态硬盘主动报告适合自己的写入粒度和写入对齐指标,有助于软件进行针对性优化,提升性能和效率、降低闪存磨损提升使用寿命。
持久存储区域:
企业级NVMe固态硬盘自带有大容量的DRAM缓存,并且处于断电保护设计之下。PMR(Persistent Memory Region)空间提供了一种内存级读写速度、断电后数据不会丢失的存储区域。
东芝的CM5企业级固态硬盘已经支持这一特性。
耐久性分组:
随着3D QLC闪存的问世,固态硬盘的容量不断扩增。但与此同时,TLC闪存能够提供更高的擦写寿命。耐久性分区提供了一种根据存储介质进行分组的管理方式,借助这一功能,软件可以针对性的进行优化,例如将存档类数据写入到容量更大的QLC分组、写入和改动较多的数据定位到TLC或者MLC分组。
可预测的延迟模式
IO Determinism能够利用多组NVMe固态硬盘交替进行有计划的闪存维护(如垃圾回收、磨损均衡作业),从而大幅降低闪存垃圾回收等维护作业对随机读取延迟的影响。

早在2017年东芝就已经在FMS闪存峰会上演示了这一技术的巨大潜力:经由IO Determinism优化后的闪存存储阵列能够实现高达100倍的性能提升。
NVMe 1.4的改进主要突出在公开更多的固态硬盘内部信息给上层操作系统,以便获得更加有针对性的软件优化。这些特性除了需要固态硬盘的支持,更需要操作系统以及软件层面的优化,所以有些会仅限于特殊的行业应用。对于普通个人消费者来说,东芝RC100中支持的Host Memory Buffer才是立竿见影的性能提升利器,而它的使用门槛也非常低:只要安装Windows 10操作系统即可获得支援。

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发表于 2019-8-1 09:57:05 | 显示全部楼层
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