經(jīng)常裝系統(tǒng)的人都知道想要讓SSD發(fā)揮出真正實(shí)力的話要去BIOS里面把SATA控制器模式切換成AHCI,因?yàn)榍袚Q成AHCI可獲得更好的性能。但是現(xiàn)在最新存儲(chǔ)接口M.2和SATA-E接口走的都是PCI-E通道,但是對(duì)于PCI-E來(lái)說(shuō)AHCI可不是一個(gè)好的選擇,老舊的AHCI標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不合時(shí)宜,想發(fā)揮最佳性能其實(shí)需要新的標(biāo)準(zhǔn)——NVMe。
如果說(shuō)AHCI的話大家應(yīng)該會(huì)了解多一點(diǎn),NVMe其實(shí)與AHCI一樣都是邏輯設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn),NVMe全稱Non-Volatile Memory Express,非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn),是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范,NVMe的設(shè)計(jì)之初就有充分利用到PCI-E SSD的低延時(shí)以及并行性,還有當(dāng)代處理器、平臺(tái)與應(yīng)用的并行性。SSD的并行性可以充分被主機(jī)的硬件與軟件充分利用,相比于現(xiàn)在的AHCI標(biāo)準(zhǔn),NVMe標(biāo)準(zhǔn)可以帶來(lái)多方面的性能提升。
NVMe的由來(lái)
現(xiàn)在所用的SATA接口與AHCI標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是為高延時(shí)的機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的,目前主流SSD依然繼續(xù)使用它們,早期SSD性能不高時(shí)可能還不覺(jué)得有什么問(wèn)題,但是隨著SSD的性能逐漸增強(qiáng),這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為限制SSD的一大瓶頸,專為機(jī)械硬盤而設(shè)計(jì)的AHCI標(biāo)準(zhǔn)并不太適合低延時(shí)的SSD。
當(dāng)然,業(yè)界早就意識(shí)到這一問(wèn)題,2009年下半年,關(guān)于NVMe的技術(shù)工作正式啟動(dòng),NVMe規(guī)范由包含90多家公司在內(nèi)的工作小組所定制,Intel是主要領(lǐng)頭人,小組成員包括美光、戴爾、三星、Marvell、EMC、IDT等公司,目的就是為SSD建立新的存儲(chǔ)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),讓它在老舊的SATA與AHCI中解放出來(lái)。
Agrade 工業(yè)級(jí)NVMe SSD實(shí)測(cè)速度
2011年,NVMe標(biāo)準(zhǔn)正式出爐,該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)閃存存儲(chǔ)的特點(diǎn)量身定制的,新的標(biāo)準(zhǔn)解除了舊標(biāo)準(zhǔn)施放在SSD上的各種限制。2012年標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)到NVMe 1.1,2014年升級(jí)到NVMe1.2,2017年升級(jí)到NVMe1.3,最新的NVMe 1.4標(biāo)準(zhǔn)是在2019發(fā)布的,該標(biāo)準(zhǔn)提供了更快、更簡(jiǎn)單、更容易擴(kuò)展的技術(shù), 并進(jìn)一步完善了NVMe技術(shù),NVMe 1.4緩沖區(qū)的新特性降低了延遲和SSD設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
NVME的優(yōu)勢(shì)
NVMe的優(yōu)勢(shì)一:低延時(shí)
說(shuō)到NVMe標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比AHCI標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì),其中之一就是低延時(shí), NVMe標(biāo)準(zhǔn)是面向PCI-E SSD的,使用原生PCI-E通道與CPU直連可以免去SATA與SAS接口的外置控制器(PCH)與CPU通信所帶來(lái)的延時(shí)。在軟件層方面,NVMe標(biāo)準(zhǔn)的延時(shí)只有AHCI的一半不到,NVMe精簡(jiǎn)了調(diào)用方式,執(zhí)行命令時(shí)不需要讀取寄存器;而AHCI每條命令則需要讀取4次寄存器,一共會(huì)消耗8000次CPU循環(huán),從而造成大概2.5微秒的延遲。
NVMe的優(yōu)勢(shì)二:IOPS大增
另外NVMe也大大的提升了SSD的IOPS性能,在制定AHCI規(guī)范時(shí)并行性的想法并沒(méi)有完全融合到規(guī)范內(nèi),利用NCQ功能可以對(duì)傳輸能力進(jìn)行優(yōu)化,但是接口并不允許SSD真正最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的并行性。現(xiàn)在SSD測(cè)試通常最多只會(huì)測(cè)試到隊(duì)列深度為32的IOPS能力,其實(shí)終究原因這是AHCI的上限,其實(shí)許多閃存主控可以提供更好的隊(duì)列深度。而NVMe則可以把最大隊(duì)列深度從32提升到64000,SSD的IOPS能力也會(huì)得到大幅提升。NVMe還支持同一時(shí)間從多核處理器接受命令和優(yōu)先處理請(qǐng)求,這個(gè)特性在重負(fù)載時(shí)優(yōu)勢(shì)就會(huì)顯露出來(lái)。另外,低延時(shí)和良好的并行性的優(yōu)勢(shì)就是可以讓SSD的隨機(jī)性能得到大幅度提升。
NVMe的優(yōu)勢(shì)三:功耗更低
NVMe加入了自動(dòng)功耗狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)能耗管理功能,設(shè)備從Power State 0閑置50ms后可以切換到Power State 1,繼續(xù)閑置的話,在500ms后又會(huì)進(jìn)入功耗更低的Power State 2,切換時(shí)會(huì)有短暫延遲。SSD在閑置時(shí)可以非常快速的控制在極低的水平,在功耗管理上NVMe標(biāo)準(zhǔn)的SSD會(huì)比現(xiàn)在主流的AHCI SSD擁有較大優(yōu)勢(shì),這一點(diǎn)對(duì)移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)尤其重要,可以顯著增加筆記本和平板電腦的續(xù)航能力。
NVMe的優(yōu)勢(shì)四:驅(qū)動(dòng)適用性廣
驅(qū)動(dòng)程序的兼容性也是所有PCI-E SSD的一個(gè)共有問(wèn)題,每個(gè)產(chǎn)品都有對(duì)應(yīng)不同系統(tǒng)的專用驅(qū)動(dòng),這方面有些廠商做的非常出色,然而許多PCI-E SSD需要加載驅(qū)動(dòng)才能夠正常引導(dǎo)。NVMe標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題,NVMe SSD可以很方便的匹配不同的平臺(tái)、系統(tǒng),無(wú)需廠家提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)就可以正常工作,目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對(duì)NVMe SSD的支持。