분리(비 휘발성 메모리 익스프레스)는 호스트 컨트롤러 인터페이스 및 저장소를 촉진하기 위해 만든 프로토콜 전송 속도로 데이터의 사업 및 클라이언트 시스템과 솔리드 스테이트 드라이브(Ssd)컴퓨터의 고속 주변 장치 구성 내부 연락 익스프레스(PCIe)버스입니다.
solid-state 기술되었 선호하는 매체에 저장 시장,그것은 빠르게 되었는 기존 인터페이스 및 프로토콜을-특히,직렬 고급 기술을 첨부(SATA)그리고 시리얼 부착 SCSI(SAS)–적합 하지 않았에서,특히 데이터 센터 환경입니다. 낸드 플래시를 위해 특별히 설계된 새로운 프로토콜에 대한 작업은 인텔이 우위를 점하면서 2007 년 초에 시작되었습니다. 2011 년 초,초기 NVMe 사양이 출시되었습니다-거의 100 개의 기술 회사가 개발에 참여했습니다.
Pcie 사양을 정의하는 등록 인터페이스,명령을 설정하고 컬렉션의 기능에 대한 PCIe 기반 Ssd 의 목표와 고성능 및 상호 운용성을 광범위하 NVM 일부를 공유 할 수 있습니다. 분리 명세가 규정하지 않는 궁극적인 사용 모델과 같은 솔리드 스테이트 스토리지,메모리,캐시 메모리 또는 백업 메모리입니다.
Pcie 대안을 제공하는 작은 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI)표준 및 ATA 표준에 대한 연결하고 데이터를 전송하는 사이는 호스트 시스템이고 주변 대상 저장 장치입니다. ATA 명령에서 설정을 사용 SATA Ssd 및 SCSI 명령 집합에 대한 SAS Ssd 개발되었다 때 시간에 하드 디스크 드라이브(Hdd)및 테이프 기본 저장 매체입니다. NVMe 는 빠른 미디어와 함께 사용하도록 설계되었습니다.
주요 혜택의 Pcie 기반 PCIe Ssd 통해 SAS 기반 SATA-기반 Ssd 는 대기 시간을 줄여 에서 호스트 소프트웨어 스택,더 높은 입력/출력 작업(IOPS),그리고 잠재적으로 낮은 전력 소비를 따라 양식에서 요소의 수 PCIe 차선에 사용.
NVMe 프로토콜은 Nand flash 및 Intel 및 Micron Technology 에서 개발 한 3D XPoint 기술을 포함하여 다양한 유형의 비 휘발성 메모리를 사용하는 Ssd 를 지원할 수 있습니다. NVMe 참조 드라이버는 Windows 및 Linux 를 포함한 다양한 운영 체제(운영체제)에서 사용할 수 있습니다.
NVMe 는 기존 애플리케이션이 더 빠르고 효율적으로 실행될 수 있도록 하지 않습니다; 실제로 핵심 원동력의 새로운 변화하는 기술과 같은 응용 프로그램 사물인터넷(IoT),인공지능(AI)고 기계학습(ML),할 수 있는 모든 혜택을 낮은 대기시간과 높은 성능의 Pcie-attached storage.
NVMe 작동 방식
NVMe 는 PCIe 인터페이스를 통해 호스트 컴퓨터의 공유 메모리에 입력/출력(I/O)명령 및 응답을 매핑합니다. NVMe 인터페이스는 멀티코어 프로세서와 병렬 I/O 를 지원하여 높은 처리량을 촉진하고 중앙 처리 장치(CPU)병목 현상을 완화합니다.
NVMe 는 SCSI 및 ATA 명령 세트보다 I/O 요청을 처리하기위한보다 간소화 된 명령 세트를 제공합니다. NVMe 는 SCSI 명령 세트가 SAS 장치와 함께 수행하고 ATA 명령 세트가 SATA 드라이브와 함께 사용하는 것보다 cpu 명령어의 절반 이하가 필요합니다.
NVMe Ssd 대 SATA Ssd
SATA 는 컴퓨터가 HDD 스토리지 시스템과 상호 작용하도록 개발 된 통신 프로토콜입니다. 2000 년에 그룹에 의해 주요 기술 플레이어 SATA 대체 parallel ATA 고 빠르게 되었 유비쿼터스 저장 시스템에 대한 프로토콜 컴퓨터에서 노트북을 서버에 있습니다. 수년에 걸쳐 스펙에 대한 개정판이 개정되었으며 현재 6gbps 에서 최대 600mbps 의 효과적인 처리량으로 실행됩니다.
로 개발되었지만 하드 디스크 기술을 가진 기계적인 회전시키는 라스베이거스에 액추에이터 제어 읽기/쓰기 머리,초기 Ssd 었으로 판매 SATA 인터페이스를 활용하는 기존 SATA 생태계입니다. 그것이었다는 편리한 디자인과 도움을 가속화 SSD 채택,그러나지 않았–그리고 아직도 그만-이상적인 인터페이스에 대한 낸드 플래시 저장장치고 점점으로 볼 수 있는 시스템 병목 현상이 발생합니다.
에 대한 설계,플래시 Pcie 의 속도와 낮은 대기 시간을 남겨 SATA 먼지,그리고 분리할 수 있습이 훨씬 더 높은 저장 용량에서 작은 형태와 같은 요소 M.2. 일반적으로 NVMe 성능 매개 변수는 SATA 의 5 배 이상을 능가합니다.
SATA 수상과 함께 설립한 긴 역사와 낮은 비용을 구현보다 Pcie 하지만,분명히 하드 디스크 기술는 개조하는 더 현대적인 저장 매체입니다.
NVMe Ssd 대 SAS Ssd
NVMe 는 단일 메시지 큐와 최대 65,535 개의 I/O 큐에서 64,000 개의 명령을 지원합니다. 대조적으로 SAS 장치의 큐 깊이는 일반적으로 최대 256 개의 명령을 지원하며 SATA 드라이브는 하나의 큐에서 최대 32 개의 명령을 지원합니다.
그러나 NVMe 기반 PCIe Ssd 는 현재 sas 및 sata 기반 Ssd 와 동등한 용량의 Ssd 보다 비쌉니다. 또한 하이 엔드 엔터프라이즈 NVMe Ssd 는 SAS 또는 SATA Ssd 보다 더 많은 전력을 소비 할 수 있습니다. SCSI 무역 협회 클레임 더 성숙한 SAS Ssd 추가 이점 Pcie PCIe Ssd 과 같은 확장성을 높일,온 pluggability 및 테스트는 장애 조치 기능입니다. NVMe PCIe Ssd 는 또한 많은 애플리케이션이 필요로하지 않는 수준의 성능을 제공 할 수 있습니다.
역사와의 진화 NVM Express
비 휘발성 메모리 호스트 컨트롤러 인터페이스(NVMHCI)작업 그룹을 개발하기 시작했다 Pcie 사양서 2009 년에는 출판 1.0 버전 on March1,2011. 그만큼 1.0 사양에는 큐잉 인터페이스,NVM 명령 세트,관리 명령 세트 및 보안 기능이 포함되었습니다.
일반적으로 NVM Express 작업 그룹으로 알려진 NVMHCI 작업 그룹은 10 월에 NVMe 사양에 대한 업데이트를 발표했습니다. 11, 2012. NVMe1.1 다중 경로 I/O 및 네임 스페이스 공유를 가능하게하기 위해 여러 개의 PCIe 포트가있는 Ssd 에 대한 지원이 추가되었습니다. 다른 새로운 기능을 포함 자율적인 전력 상태로 전환 시간 동안을 줄여 에너지의 필요와 예약을 수행할 수 있으므로 호스트하 좌표 공용 네임스페이스 개선 적용됩니다.
NVM Express 작업 그룹 개최된 첫 Plugfest 에서 2013 년 사업을 테스트하는 제품 준수 여부를 분리 명세서를 확인 상호 운용성과는 다른 분리 제품입니다.
2014 년 3 월에 NVM Express 조직 이름으로 통합 된 NVM Express 작업 그룹. 당시 창립 멤버로는 Cisco Systems,Dell,EMC,Western Digital 의 HGST 자회사 인 Intel,LSI,Micron Technology,NetApp,Oracle,PMC-Sierra,Samsung Electronics,SanDisk 및 Seagate Technology 가 포함되었습니다.
NVM Express 조직은 나중에 단순히 NVM Express Inc.로 알려지게되었습니다. 비영리 단체는 100 개 이상의 기술 회사를 회원으로두고 있습니다.
NVMe1.2 사양은 11 월에 등장했습니다. 라이브 펌웨어 업데이트 지원,향상된 전원 관리 및 엔드 투 엔드 데이터 보호 옵션과 같은 향상된 기능이 있습니다.
11 월. 2015 년 17 월 NVM Express 조직은 nvm Express 관리 인터페이스(NVMe-MI)의 1.0 버전을 비준하여 대역에서 비 휘발성 메모리 서브 시스템을 관리하기위한 아키텍처 및 명령 세트를 제공했습니다. Pcie-의 경우 가능하게 관리하는 컨트롤러 등과 같은 작업을 수행할 수 있 SSD 장치 및 능력을 발견,건강 및 온도 모니터링 및 무중단 펌웨어 업데이트가 있습니다. NVMe-MI 가 없으면 IT 관리자는 일반적으로 pcie Ssd 를 관리 할 수 있도록 독점적 인 공급 업체 별 관리 인터페이스에 의존했습니다.
NVMe1.3 기능 향상
NVM Express 는 NVMe1 을 출시했습니다.3 6 월 2017. 하이라이트는 지시문 및 가상화 향상으로 알려진 새로운 프레임 워크 인 sanitize 작업을 중심으로합니다.
에서 삭제 운영,모든 사용자 데이터에서는 분리 하위 시스템을 수정하는 복구되지 않은 가능한”모든 캐시,비휘발성 미디어 또는 컨트롤러 메모리 버퍼에 따라”는 NVM 익스프레스에 참조 시트입니다. SANITIZE 작업은 SSD 가 새 유스 케이스에 대해 은퇴되거나 재사용될 때 권장됩니다. 위생 처리 모드에는 nand 미디어의 저수준 블록 지우기,미디어 암호화 키 변경 및 덮어 쓰기를위한 암호화 지우기가 포함됩니다.
지시문 프레임 워크는 호스트와 NVMe 서브 시스템 간의 데이터 교환 메커니즘을 정의합니다. 이를 통해 I/O 명령 별 태그 지정을 활성화하고 it 관리자에게보고 가능한 특성 및 설정을 구성 할 수있는 기능을 제공합니다.
의 첫 번째 사용 지침이라는 기능 스트림 최적화를 위한 데이터 배치를 높일 수 내구성과 성능의 NAND Ssd. 전통적으로 새로운 데이터가 SSD 에 기록되기 전에 큰 데이터 블록을 먼저 지워야합니다.
스트림능 이 제품이 채널 파트너의 가격 리스트를 사용한”스트림에 식별자”을 나타내는 특정 논리적의 블록된 저장소의 그룹에 속한 관련 데이터입니다. 이를 통해 다른 위치에 저장된 관련 데이터로 읽기 또는 쓰기에 태그를 지정할 수 있습니다.
가상화 개선 사항을 정의하는 방법 Pcie 플래시 사용될 수 있습에서 공유 스토리지 환경에 모두 물리 및 가상 컨트롤러를 포함하여,현재의 기본 스토리지 컨트롤러와 보조관 컨트롤러입니다. NVM Express 는 개발 팀이 특정 SSD 를 특정 vm(virtual machine)에 전용 할 수 있도록하는 것이 목표라고 밝혔다.
NVMe1.4 기능 향상
NVMe1.4 는 2019 년 7 월에 도입되었습니다. 이 최신 버전 번호를 포함하의 개선 및 새로운 기능이 포함되어 있습니다:
- 다시 작성할 수 있도록 도와줍 데이터 복구 및 향상 데이터 마이그레이션 작업입니다.
- 영구 이벤트 로그는 디버깅 및 문제의 원인을 결정하는 데 사용할 수있는 자세한 드라이브 기록을 유지합니다.
- NVM 세트 및 IO 결정론은 qos(성능 및 서비스 품질)를 향상시킵니다.
- Ana(비대칭 네임스페이스 액세스)는 고가용성을 위해 다중 경로를 향상시킵니다.
- 호스트 메모리 버퍼(HMB)는 지연 시간을 줄이고 SSD 설계에 도움이됩니다.
- 지속적인 메모리 영역(PMR)할 수 있는 호스트 시스템을 직접 읽고 쓸 dynamic random access memory(DRAM)는 Ssd 를 포함하와 함께 그들의 핵심 플래시되었다 주로 사용되는 캐싱을 위한
새로운 기능이 필요 플래시 드라이브 제조 업체 업그레이드는 그들의 제품을 통합하는 향상된 기능이 있습니다. 운영체제에 새로운 드라이버가 필요할 것입니다.
Pcie 형태 요소와 표준
에 대한 필요 저장소 인터페이스 및 프로토콜 공 NAND flash 의 성능을 잠재적인 엔터프라이즈 환경에서 교 자극 개발의 Pcie spec. 하지만 다시 만들어서 연결을 기준 문을 열어 여러 가지 서로 다른 유형의 인터페이스를 구현할 수 있는 편의 범위 내에서 사용하는 동안 다양한 제공하고 구현하는 옵션이 있습니다.
짧은 순서로,다수의 플래시 형태 요소에 부합하는 분리 명세 등 포함하여 기존의 유형에 추가-카드(AIC)에 대한 PCIe 버스,그리고 새로운 형태 요소 Ssd 불리는 M.2,그리고 미국 2.
- AIC. AIC 폼 팩터 수 있을 만들 제조 업체들의 자신의 카드 슬롯으로 PCIe 버스에 대한 걱정 없이 저장소 베이 디자인이나 비슷한 제한 사항이 있습니다. 카드가 종종에 대한 설계는 특별한 사용할 경우 추가로 포함될 수 있습 프로세서 및 기타 칩의 성능을 향상시키기 위해 고체 상태로 저장합니다.M.2. 엠.2 폼 팩터는 낸드 플래시의 컴팩트 한 크기와 낮은 열 방전을 활용하기 위해 개발되었습니다. 따라서 M.2 장치는 기존의 드라이브 베이 컴 파트먼트에 맞추기위한 것이 아니라 훨씬 작은 공간에 배치하기위한 것입니다. 종종 껌의 막대기의 크기에 대한 설명,m.2Ssd 는 폭 22mm 일반적으로 80mm 길이 측정,일부 제품은 더 길거나 짧을 수 있지만.
- U.2. M.2 폼 팩터와 달리 U.2Ssd 는 원래 표준 SATA 또는 SAS 장치 용으로 설계된 기존 스토리지 베이에 적합하도록 설계되었습니다. U.2Ssd 모양처럼 매우 그 이전의 미디어,그들은 일반적으로 사용하는 2.5 인치 3.5 인치 인클로저는 익숙한 하우징 Hdd 에 저장합니다. 아이디어는 물론 가능한 한 적은 리엔지니어링으로 NVMe 기술을 최대한 쉽게 구현할 수 있도록하는 것이 었습니다.
덜 널리 배포 된 NVMe 폼 팩터는 엔터프라이즈 및 데이터 센터 SSD 폼 팩터 또는 EDSFF 입니다. Intel,Dell EMC,Hewlett Packard Enterprise(HPE),Lenovo,Samsung 등과 같은 주요 스토리지 업계 플레이어의 지원을받습니다. EDSFF 의 목표는 엔터프라이즈급 스토리지 시스템에 더 높은 성능과 용량을 제공하는 것입니다. 아마도 EDSFF flash 의 가장 잘 알려진 예는 Intel 의 E1 입니다.L(긴)및 E1.S(짧은)플래시 장치,원래”통치자”폼 팩터로 언급 된 것에 제공된다.
NVMe Over Fabrics
NVM Express Inc. 2016 년 6 월 5 일에 NVMe over Fabrics(NVMe-oF)사양의 1.0 버전을 발표했습니다. Pcie-의 확대하도록 설계되어 높은 성능과 낮은 대기 시간의 혜택 Pcie 네트워크를 통해 여러 직물에 연결되는 서버 및 스토리지 시스템과 같은 FC(Fibre Channel),이더넷 및 InfiniBand.
패브릭 전송에는 NVM-oF using remote direct memory access(rdma)및 NVMe-oF mapped to FC 가 포함됩니다. NVM Express Inc.의 기술 하위 그룹 Rdma 와 함께 NVMe-of 에서 근무했으며 Incits(International Committee for Information Technology Standards)의 T11 위원회는 Fc(Fc-NVMe)를 통한 NVMe 개발을 담당합니다.
NVMe-of 사양은 NVMe 사양과 크게 동일합니다. NVMe-oF 와 NVMe 의 주요 차이점 중 하나는 명령과 응답을 송수신하는 방법론입니다. NVMe 는 로컬 사용을 위해 설계되었으며 명령 및 응답을 PCIe 를 통해 컴퓨터의 공유 메모리에 매핑합니다. 대조적으로,NVMe over Fabrics 는 호스트 컴퓨터와 대상 저장 장치간에 통신하기 위해 메시지 기반 시스템을 사용합니다.
명시한 디자인 목표 Pcie-의 추가 10 개 이상 마이크로초의 대기 시간을 사이에 통신을 분리 호스트 컴퓨터 및 네트워크로 연결된 분리 저장 장치,비해 대기 시간과 관련된 분리 저장 장치를 사용하여 로컬 컴퓨터의 PCIe 버스입니다.