未来SSD主流标准 新接口标准NVMe浅析

  【天极网DIY硬件频道】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。  

 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。  

 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： 

 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：  

 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。