2015-09-21 15:58:27
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那么什么是NVMe呢?相较于AHCI究竟有哪些优势?对于使用它的SSD又有什么优势呢?下面我们就一起来了解下NVMe。

近日,三星宣布推出950PRO系列固态硬盘,该系列SSD直接抛弃了SATA接口,使用M.2接口并支持NVMe标准,NVMe标准SSD推进了消费级市场了。相比目前主流的AHCI,通过新的NVMe标准接入的SSD,可以获得大幅度的性能提升。但是对于大多数用户来说,NVMe接口标准可能并不熟悉,那么什么是NVMe呢?相较于AHCI究竟有哪些优势?对于使用它的SSD又有什么优势呢?下面我们就一起来了解下NVMe。

什么是NVMe?NVMe其实与AHCI一样都是逻辑设备接口标准,NVMe全称Non-Volatile Memory Express,非易失性存储器标准,是使用PCI-E通道的SSD一种规范,NVMe的设计之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延时以及并行性,还有当代处理器、平台与应用的并行性。SSD的并行性可以充分被主机的硬件与软件充分利用,相比与现在的AHCI标准,NVMe标准可以带来多方面的性能提升。

现在所用的SATA接口与AHCI标准其实是为高延时的机械硬盘而设计的,目前主流SSD依然继续使用它们,随着SSD的性能逐渐增强,这些标准已经成为限制SSD的一大瓶颈,专为机械硬盘而设计的AHCI标准并不太适合低延时的SSD。下面我们就来谈一下NVMe的优势所在。

延时更低:

说到NVMe标准对比AHCI标准的优势,其中之一就是低延时。因为AHCI标准本身就是为高延迟的机械硬盘而设,虽然SSD发展至今,主流产品已经开始不能满足性能的高速发展,特别是在延迟方面。而面向SSD产品的NVMe标准,降低存储时出现的高延迟,就是其要解决的问题之一。  

未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

NVMe SSD可有效降低延迟(图片来自网络)

在软件层方面,NVMe标准的延时只有AHCI的一半不到,NVMe精简了调用方式,执行命令时不需要读取寄存器;而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器,一共会消耗8000次CPU循环,从而造成大概2.5微秒的延迟。

IOPS大增:

NVMe的另一个重点则是提高SSD的IOPS(每秒读写次数)性能。目前市面上性能不错的SATA接口SSD,最多只会测试到队列深度为32的IOPS能力,其实终究原因这是AHCI的上限,其实许多闪存主控可以提供更好的队列深度。而NVMe则可以把最大队列深度从32提升到64000,SSD的IOPS能力也会得到大幅提升。  

未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

队列深度的大幅提升(图片来自网络)

低延时和良好的并行性的优势就是可以让SSD的随机性能得到大幅度提升,这是950PRO系列SSD的现场跑分,它的随机性能表现绝对是一流的,在任何队列深度下都能发挥出极佳的速度。

功耗更低: 

未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

更先进的能耗管理(图片来自网络)

NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能,设备从能耗状态0闲置50ms后可以迅速切换到能耗状态1,在500ms闲置后又会进入能耗更低的状态2。虽然切换能耗状态会产生短暂延迟,但闲置时这两种状态下的功耗可以控制在非常低的水平,因此在能耗管理上,相比起主流的SATA接口SSD拥有较大优势,这一点对增加笔记本电脑等移动设备的续航尤其有帮助。

驱动适用性广:  

未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

主流操作系统逐渐开始支持NVMe(图片来自网络)

NVMe标准的出现解决了不同PCIe SSD之间的驱动适用性问题,NVMe SSD可以很方便的匹配不同的平台、系统,无需厂家提供相应的驱动就可以正常工作,目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了对NVMe SSD的支持。

目前我们已经了解到NVMe标准的优势,那么NVMe接口标准能否迅速普及?2013年首款支持NVMe标准的产品三星XS1715于7月份发布,随后陆续有企业级的NVMe标准SSD推出,今年更有Intel 750和三星950RPO发布,使得NVMe标准的产品才开始进入消费级市场。

平台方面,100系主板将支持到PCIe 3.0,通道数量也会有较大提高带宽和扩展能力都能达到极大的提升,这无疑是PCIe SSD的普及而铺路。虽然在近期,NVMe不会再主流领域普及开来。但是SATA 6Gbps和AHCI已经逐渐成为存储的发展瓶颈,相信在以后以NVMe标准的存储产品将会逐渐占据市场。

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