NVMe标准更新定义了一个软件接口

NVMe标准更新定义了一个软件接口

今年6月，NVMe标准更新定义了一个软件接口，以帮助SSD和NAND闪存实际工作时读写到硬盘的方式。

NVMe ZNS规范构建在当前的NVMe 1.4规范之上，为NVMe2.0做准备，已经作为一项技术提案得到批准和发布。即将到来的NVMe 2.0规范将包含所有获批准的技术提议，ZNS的标准化为NVMe 2.0更广泛的商业化和应用扫清了道路，目前NVMe 2.0一直受到特定于供应商的分区存储接口和有限硬件选择的阻碍。

分区存储概述

使用闪存作为固态硬盘的根本挑战是：我们所有的计算机都是围绕着硬盘如何工作的概念构建的，而闪存的行为与硬盘不同。闪存的组织方式与机械硬盘非常不同，为了提升闪存的性能，对计算机进行优化变成一项值得投入的工作。

如今，几乎所有的SSD都是作为具有512字节或4kB扇区的简单类HDD块存储设备的抽象呈现给软件的。这隐藏了SSD的所有复杂性，如页面和擦除块大小、磨损均衡和垃圾回收等。这种抽象也是SSD控制器和固件比硬盘控制器更大、更复杂（更容易出错）的部分原因。大多数情况下，块设备抽象仍然是最优的折衷方法，它允许软件无需修改就可以享受闪存的大部分性能优势，而对于写入扩展等缺点也在可管理范围内。

为了从另一个方向解决这个问题，NVMe标准已经获得了一些特性，允许SSD与主机共享更多关于数据访问和布局的最佳模式信息。在很大程度上，这些都是软件可以利用的可选特性，没有意识到这些特性的软件仍然可以正常工作。NVMe规范的过去几次修订中添加了指令和流、NVM集、可预测的延迟模式等，以使软件和SSD能够更好地协作。

最近，受硬盘市场的影响，第三种方法的势头正在增强。SMR是一种技术，部分重叠的轨道机械硬盘盘片可以增加存储密度。这种方法的缺点是，直接修改任意字节的数据而不破坏相邻重叠的磁道是不可能的，因此SMR硬盘将磁道分组到区域中，只允许在区域内顺序写操作。这对包括随机写操作的工作负载具有严重的性能影响，也是SMR硬盘在市场上受到褒贬不一的部分原因。然而，在服务器存储市场中，主机管理的SMR也是一个可行的选择：它要求操作系统、文件系统和应用程序软件能够直接感知区域，但在使用环境受控时，进行必要的软件更改并不是不可克服的挑战。

用于SMR硬盘的分区存储模型也非常适合与FLASH一起使用，它是NVMe ZNS的前身。SMR硬盘的类区域结构反映了SSD的页和擦除块结构。对写的限制不是完全匹配的，但已经足够接近了。

后面我们将介绍什么是NVMe ZNS，以及它的重要性。

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