NVMe 1.3標準發布 新功能包括那些？

近日，NVMe標準組織發布了最新版的NVMe 1.3版標準，這也是該技術自2014年11月的1.2版本之後，兩年半以來的首次重大升級。雖然這些功能大多數都是可選項，而不是強制性的，但都能大大改進SSD的性能表現，相信都會逐漸普及開來。

對於熟悉SSD產品的用戶來說，一定會經常聽說NVMe，NVMe (非易失性存儲器標準)是用來取代傳統AHCI，因為後者是為傳統機械硬碟優化的，已經不適合更高速的SSD，特別是在高速PCI-E通道下，NMVe就能帶來更高的性能、更低的延遲、更低的功耗，簡單一句話就是能把SSD的潛力發揮到極致。

NVMe 1.3針對消費級和企業級SSD加入了大量新特性，新功能包括：

Device Self Tests設備自檢

這個其實和ATA設備上的SMART自檢功能類似，NVMe現在為系統提供了可選介面，指示設備執行自檢。具體測試內容有設備供應商提供，設備必須提供不超過兩分鐘的快速自檢和長時間的擴展自檢兩種自檢方式，必須保留用戶數據並且SSD必須在測試期間保持運行，對於擴展測試，SSD必須提供測試需要多長時間並在測試期間提供進度指示器。

Boot Partitions引導分區

這其實是eMMC上的功能，啟動分區其實是為智能手機和平板電腦等使用這些使用嵌入式NVMe BGA SSD系統所準備的，NVMe 1.3引入了對可以使用NVMe協議的最小子集訪問的引導分區的支持，引導分區旨在減少或消除主機系統需要包括其他存儲設備來存儲引導固件，相當於把BIOS里的UEFI系統整合到SSD裡面，這樣可降低這些設備的成本，實施引導分區功能的SSD將包括一對引導分區，以允許安全的固件更新寫入次分區，並在交換哪個分區是活動的之前驗證數據。引導分區也可以使用NVMe 1.2中引入的Replay Protected Memory Block功能進行防篡改。

Sanitize清理

Sanitize其實是比Secure Erase更加直接的清除數據命令，Secure Erase只會擦除映射表並標記無效數據，而Sanitize則是直接從block級別完全擦除SSD上的數據，這是SATA和SAS硬碟都支持的命令現在終於加入到NVMe協議上面了。

Virtualization虛擬化

先前版本的NVMe規範允許控制器通過單根I/O虛擬化（SR-IOV）支持虛擬化，但未指定實現細節。版本1.3引入了標準虛擬化功能集，定義了如何配置和使用SR-IOV功能。支持新的虛擬化增強功能的NVMe SSD將會將主控制器作為SR-IOV物理功能和一個或多個輔助控制器作為可分配給虛擬機的SR-IOV虛擬功能。

Namespace Optimal IO Boundary命名空間最優IO分界

大家可能知道SSD要4K對齊其實就是在分區時把扇區分配單元大小改成4KB，扇區大小等於NAND頁面大小是SSD性能是最好的，不過現在的NAND快閃記憶體的頁面大小其實已經不是4KB了，比如現在的3D NAND的頁面大小就是16KB，這些東西其實沒有多少人會了解的，現在NVMe 1.3就引入了命名空間最優IO分界，它會為系統提供性能最好的扇區大小指示，你看著指示來設置扇區大小就好了。

Directives and Streams指令與流

這功能可能是NVMe 1.3標準裡面最用的，這可以為多線程工作負載提供更一致的寫入性能，更好的讀取預取和更低的寫入放大。以前在執行多線程寫入的時候主控不會管寫入命令的來源是哪裡直接把數據連續的寫入到物理層上，結果就是導致不同來源的數據交錯分布，現在會標識數據來源並把不同來源的數據連續的放在一齊。

Non-Operational Power State Permissive Mode非操作電源狀態允許模式

採用PCI-E通道的NVMe設備的電源狀態操作遠比SATA設備靈活，NVMe SSD有幾種不同的功率狀態，包括多個操作和非操作空閑狀態，其實NVMe 1.1中就引入了APST電源控制功能，現在NVMe 1.3為電源管理增加了兩個重要的新功能，第一個就是非操作電源狀態允許模式，它是一個控制空閑狀態下是否可以進行超過空閑功率限制執行垃圾回收等後台操作的開關，在最大化節能模式時會關閉這功能，而其他狀態下系統可能會允許這一操作。

Host Controlled Thermal Management主機控制熱管理

這是NVMe電源管理的第二大補充，之前SSD的過熱保護是SSD自發的，與系統無關，新的主機控制熱管理功能允許系統指定兩個溫度閾值，SSD應在此溫度下執行輕度和嚴重的節流以降低SSD的溫度。熱節流的大部分細節仍然由供應商負責，包括SSD的各種溫度感測器如何組合以形成閾值適用的複合溫度，以及節流的滯後（低於溫度閾值的距離在節流前停下來）。SSD將繼續包含自己的內置溫度限制以防止損壞，但現在像智能手機，平板電腦和超極本這樣的緊湊型機器可以防止其SSD將其他組件提升到不良溫度。

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