Die Veröffentlichung der NVMe 2.0-Spezifikationen wurde gestern veröffentlicht. Von einem bescheidenen Protokoll für Blockspeichergeräte mit PCI Express entwickelt sich NVMe zu einem der wichtigsten und vielseitigsten Speicherprotokolle für praktisch jeden Speichertyp. Die neuen Spezifikationen werden das Ökosystem der NVMe-Geräte vorantreiben: SSDs, Speicherkarten, Beschleuniger und sogar HDDs.
Anstelle einer Basisspezifikation für typische PCIe-SSDs und einer separaten NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF)-Spezifikation wurde die Version 2.0 ursprünglich modular konzipiert und beinhaltet eine Reihe separater Standards: einen Basissatz (NVMe Base), separate Befehlssätze (NVM, ZNS, KV ), Transportschichtspezifikationen (PCIe, Fibre Channel, RDMA, TCP) und Managementschnittstellenspezifikationen (NVMe Management Interface). Gemeinsam definieren sie, wie die Hostsoftware über PCI Express, RDMA und mehr mit Laufwerken und Speicherpools interagiert.
Die Basisspezifikation deckt nun sowohl lokale Geräte als auch NVMe-oF ab, ist aber viel abstrakter und nicht an die reale Welt gebunden – so viel wurde entfernt, dass es nicht mehr ausreicht, alle notwendigen Funktionen zu definieren, um auch nur eine einfache SSD zu implementieren. Reale Geräte müssen auf mindestens eine weitere Transportschichtspezifikation und eine Befehlssatzspezifikation verweisen. Insbesondere für die typischen SSDs, an die jeder gewöhnt ist, bedeutet dies, die PCIe-Transportspezifikation und den Blockspeicherbefehlssatz zu verwenden.
Drei standardisierte Befehlssätze (Block Access, ZNS und Key-Value) reichen von einfachen Solid-State-Laufwerken mit dünnen Abstraktionen über den zugrunde liegenden Flash-Speicher bis hin zu relativ komplexen intelligenten Laufwerken, die einige der traditionell ausgeführten Speicherverwaltungsaufgaben übernehmen System. Allerdings dürfen unterschiedliche Namespaces hinter demselben Controller unterschiedliche Befehlssätze unterstützen.
NVMe 2.0 fügt außerdem einen Standard-Speicherpool-Verwaltungsmechanismus hinzu, der ein differenzierteres Workload-Management basierend auf der Leistung, Kapazität und Lebensdauer bestimmter Geräte ermöglicht. Die Pool-Hierarchie wurde auch um eine weitere Ebene von Domänen erweitert, innerhalb derer nun Gruppen existieren, in denen sich wiederum separate Sets von NVM-Geräten befinden.
Zukünftige Befehlssätze, beispielsweise für Computerspeicher, befinden sich noch in der Entwicklung und sind noch nicht bereit für die Standardisierung, aber der neue Ansatz von NVMe 2.0 wird es leicht machen, sie bei Bedarf hinzuzufügen. Prinzipiell könnte auch der Open-Channel-Standard Teil von NVMe sein, doch die Industrie hält das Zoned-Storage-Paradigma für einen vernünftigeren Ausgleich und das Interesse an Open-Channel-SSDs schwindet zugunsten von ZNS-Lösungen.
Andere Änderungen in NVMe 2.0 umfassen die Unterstützung von 32-Bit- und 64-Bit-CRC, neue Regeln zum sicheren Trennen von Geräten in gemeinsam genutztem Speicher (beim Zugriff über mehrere Controller), eine genauere Kontrolle der Zugriffsrechte – Sie können Lesen und Schreiben zulassen, aber Befehle verbieten die die Einstellungen oder den Zustand des Laufwerks ändern - und zusätzliche Protokolle im Zusammenhang mit Firmware-Updates.
Auch in NVMe 2.0 gibt es explizite Unterstützung für Festplatten. Es ist zwar unwahrscheinlich, dass HDDs bald auf PCIe anstelle von SAS oder SATA umsteigen, aber die Unterstützung solcher Medien bedeutet, dass Unternehmen in Zukunft ihre SANs mit NVMe-oF vereinheitlichen und ältere Protokolle wie iSCSI über Bord werfen können.
Insgesamt bringt NVMe 2.0 nicht mehr so viele neue Funktionen wie frühere Versionen. Die Neuorganisation der Spezifikation selbst fördert jedoch einen iterativen Ansatz und das Experimentieren mit neuen Funktionen. In den nächsten Jahren werden Updates wahrscheinlich kleiner und häufiger sein.
2021-06-04 03:46:37
Autor: Vitalii Babkin