機(jī)械硬盤讀取延遲比較高，尤其是讀取零散存放在硬盤各個(gè)位置的小文件，性能尤其令人糟心。人們想通過各種方法技術(shù)去優(yōu)化它，AHCI就是被普遍采用的一種技術(shù)。AHCI
（Serial ATA Advanced Host Controller
Interface）串行ATA高級(jí)主控接口的縮寫，是在Intel的指導(dǎo)下，由多家公司聯(lián)合研發(fā)的接口標(biāo)準(zhǔn)，它允許存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)程序啟用高級(jí)串行 ATA
功能，如NCQ這樣專門縮減尋道時(shí)間的優(yōu)化方式。綜合來看，AHCI相比于之前IDE，能夠提升硬盤綜合性能大約10-30%。
然而，SSD與機(jī)械硬盤工作原理完全不同，前者采用電信號(hào)存儲(chǔ)，使用存儲(chǔ)介質(zhì)是硅芯片；后者采用磁信號(hào)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)介質(zhì)是磁盤。機(jī)械硬盤最快傳輸速度僅僅200MB/s上下，SSD的性能卻遠(yuǎn)超過這一數(shù)值。這樣一來，專為機(jī)械硬盤設(shè)計(jì)的AHCI優(yōu)化并不太適合SSD設(shè)備上。2007年，Intel
就召集相關(guān)廠商 ，包括三星、美光、戴爾、Marvell
、NetAPP、EMC、IDT等，成立了NVMe小組，準(zhǔn)備著手在即將到來SSD時(shí)代建立新的存儲(chǔ)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。而他們的目標(biāo)，就是要將未來存儲(chǔ)產(chǎn)品的性能，從SATA和AHCI之中解放出來。
NVMe是什么？
2011年時(shí)，Non-Volatile Memory Express
非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)即NVMe規(guī)范正式出爐，這是專門針對(duì)NVND閃存和下一代存儲(chǔ)設(shè)備所提出的規(guī)范。它基于閃存的特點(diǎn)而研發(fā)，其目的是盡可能縮小存儲(chǔ)系統(tǒng)和內(nèi)存帶寬之間的差距。企業(yè)級(jí)SSD上已經(jīng)很多產(chǎn)品采用NVMe規(guī)范，不過消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品普及要慢一些，目前最新標(biāo)準(zhǔn)是NVMe
1.2。
NVMe的優(yōu)勢？
（1）更低的延時(shí)：
造成硬盤存儲(chǔ)時(shí)延遲的三大因素，存儲(chǔ)介質(zhì)本身、控制器以及軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。由上圖可以發(fā)現(xiàn)，比起AHCI，NVMe可以大幅度降低控制器和軟件接口部分的延遲，原因有以下兩個(gè)：
NVMe面向的是PCIe SSD，原生PCIe主控與CPU直接相連，而不是傳統(tǒng)方式，通過南橋控制器中轉(zhuǎn)，再連接CPU（當(dāng)然，如果設(shè)備是接入到南橋提供的PCIe接口上，那么這部分的延遲也不會(huì)降低多少）；
NVMe精簡了調(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2.5μs的延遲。
（2）更高的傳輸性能
NVMe的另一個(gè)重點(diǎn)則是提高SSD的IOPS（每秒讀寫次數(shù)）性能。如果我們有詳細(xì)了解過SSD的主控參數(shù)，應(yīng)該知道會(huì)有隊(duì)列深度這個(gè)參數(shù)。理論上，IOPS=隊(duì)列深度/
IO延遲，故IOPS的性能，與隊(duì)列深度有較大的關(guān)系（但I(xiàn)OPS并不與隊(duì)列深度成正比，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，隨著隊(duì)列深度的增大，IO延遲也會(huì)提高）。市面上性能不錯(cuò)的SATA接口SSD，在隊(duì)列深度上都可以達(dá)到32，然而這也是AHCI所能做到的極限。但目前高端的企業(yè)級(jí)PCIe
SSD，其隊(duì)列深度可能要達(dá)到128，甚至是256才能夠發(fā)揮出最高的IOPS性能。而NVMe標(biāo)準(zhǔn)下，最大的隊(duì)列深度可達(dá)64000。此外，NVMe的隊(duì)列數(shù)量也從AHCI的1，提高了64000。
(3）更低的功耗控制
更低的能耗管理
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，如圖例所示，設(shè)備從能耗狀態(tài)0閑置50ms后可以迅速切換到能耗狀態(tài)1，在500ms閑置后又會(huì)進(jìn)入能耗更低的狀態(tài)2。雖然切換能耗狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生短暫延遲，但閑置時(shí)這兩種狀態(tài)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擁有較大優(yōu)勢，這一點(diǎn)對(duì)增加筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航尤其有幫助。另外，因?yàn)樵鶳CIe可以與CPU直連，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)沒有了中間轉(zhuǎn)接過程所產(chǎn)生的功耗，也會(huì)在一定程度上降低能耗。
文章來自太平洋電腦網(wǎng)
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