简单说说NVMe 2.0协议

NVMe协议官网

发展历程

最初的NVMe是为了替代AHCI

由下图可看出，2.0协议是对于原有协议进行拆分、合并，如NVMeoF被拆解到了两部分(绿色块)，还增加了许多新的指令集(灰色部分)

最终的2.0b版本协议整体架构如下

架构图

0. NVMe 2.0 b标准 base

参考

2022年1月发布的最新的 NVMe 2.0 b 协议标准

定义了寄存器级别的主机软件与NVM子系统之间交换信息的接口，是2.0协议的核心

定义了(admin)管理指令集

其余为附加标准，包括

1. NVMe Command Set Specifications

2.0之前都是混在一起的指令集，其中包括IO命令、IO控制器应达到的标准以及admin命令实现起来的表现形式

Admin Command：Host管理和控制SSD
I/O Command：Host和SSD之间数据的传输

现在为了适配于不同的设备而将命令集分割开来，其中admin的命令集有一部分去了base标准，另一部分在各自的指令集里面。

这些指令集包括

(1 NVM Command Set specification (1.0 b)

定义了适用于块设备（主要是PCIe）的IO 命令集

(2 Zoned Namespaces (ZNS) Command Set specification (1.1 b)

适用于ZNS设备，基于ZNS标准做的命令集。

ZNS设备会划分为一个个只能顺序写入的Zone，这些Zone会在7种状态之间切换

(3 Key Value Command Set specification (1.1 b)

适用于KV设备的指令集

键值存储存储非结构化的数据，使用键而非块地址访问NVMe SSD上的数据

2.NVMe Transport Specifications

传输层的协议，以前NVMe是针对于PCIe传输层设计的，现在扩展了并融合了NVMeoF，分为3类：

(1 NVMe over PCIe Transport Specification 1.0b

这基本就是原来的PCIe传输协议

(2 NVM Express RDMA Transport Specification 1.0a

指定了光纤上远端内存访问的标准，无需OS、CPU参与

(3 NVM Express TCP Transport Specification 1.0b

这个传输协议使得NVM设备数据能够包在TCP报文里，像电脑上普通应用的数据一样在现有的网络中传输

传输的基本单元是NVMe/TCP PDUs(NVMe/TCP Protocol Data Units )

一个TCP报文可以装多个PDU，也可以装一个PDU的一部分

3.NVMe-MI Specification

目前为NVMe-MI 1.2b
NVMe MI是什么

协议中一些概念的理解

域 (NameSpace)

NameSpace是什么
个人理解就是对于设备的一种上层抽象，可以方便地分割设备，为上层提供单个设备的多种访问方式

NVM子系统

NVMe传输模型

基于消息or基于内存

NVMe控制器

2.0协议的一些特点

可以在设备上使用多个指令集，比如一个SSD，在划分好NameSpace后，可以同时用作为PCIe、ZNS以KV存储设备访问

其它参考资料

理解NVMe2.0

SSDFANs的NVMe解读以及 NVMe SSD测试