隨著固態(tài)硬盤在市場(chǎng)上的大量應(yīng)用，大數(shù)據(jù)時(shí)代之下的AI、人工智能、高規(guī)格視頻等應(yīng)用與技術(shù)對(duì)存儲(chǔ)的要求也越來(lái)越高。固態(tài)硬盤NAND層數(shù)越來(lái)越密，主控性能也逐年攀升，與固態(tài)硬盤相關(guān)的技術(shù)、規(guī)范也在隨之更新。

其中，SATA率先成為個(gè)人電腦中連接SSD的主要方式。但是由于設(shè)計(jì)之初SATA作為串行接口，采用AHCI規(guī)范，只有1個(gè)深度為32的命令隊(duì)列。伴隨著時(shí)間的推移，越來(lái)越難滿足速度日益提高的SSD。于是，高端SSD開(kāi)始采用PCIe總線以提供更高性能，但由于沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需使用非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的接口。

NVMe的技術(shù)工作始于2009年，由來(lái)自全球90多家公司組成的NVM Express工作組制定相關(guān)規(guī)范。由于其擁有65535個(gè)命令隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列都可以深達(dá)65536個(gè)命令，同時(shí)也充分使用了MSI的2048個(gè)中斷向量?jī)?yōu)勢(shì)，大大減小延遲。NVMe在性能和標(biāo)準(zhǔn)化上的大為改進(jìn)，成為了眾多公司所推崇的規(guī)范。

2011年，NVMe 1.0版本正式推出，最大帶寬為1200MB/s；

2012年，IDT發(fā)布了第一批商用NVMe芯片組；

2013年，三星推出第一款NVMe固態(tài)硬盤；

2014年，NVMe正式注冊(cè)成立集團(tuán)，由來(lái)自行業(yè)中超過(guò)65家公司組成，共同維護(hù)和促進(jìn)NVM Express規(guī)范的推行；

2017年，推出的NVMe 1.3在PCIe Gen3 SSD上得以大量應(yīng)用；

2019年，NVMe1.4推出，成為PCIe Gen4 SSD的標(biāo)配；

2021年6月，NVMe 2.0推出，到2022年1月，NVMe 2.0b推出，進(jìn)一步完善。重組后的NVMe 2.0規(guī)范支持更快更簡(jiǎn)易地開(kāi)發(fā)NVMe解決方案，在此前的基礎(chǔ)上增加了對(duì)機(jī)械硬盤的支持，并且新增了可擴(kuò)展性的命令集，如：分區(qū)命名空間（ZNS）以及鍵值（KV）等新功能。

經(jīng)過(guò)多次更新后，NVMe 2.0規(guī)范中的ZNS現(xiàn)已支持根據(jù)數(shù)據(jù)使用頻率進(jìn)行分區(qū)，并將它們按順序存儲(chǔ)在固態(tài)硬盤內(nèi)的獨(dú)立區(qū)域，從而減少對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的重寫和重新排列，降低硬盤的寫入放大系數(shù)（write amplification factor，WAF），最終實(shí)現(xiàn)整體硬盤的性能和壽命的提高。

ZNS還能減少固態(tài)硬盤對(duì)于DRAM緩存容量的需求。在傳統(tǒng)固態(tài)硬盤上，需要按照1GB:1MB的比例配置DRAM緩存，才能保證固態(tài)硬盤保持出色的存儲(chǔ)速度。而在ZNS固態(tài)硬盤上，每個(gè)映射分區(qū)的容量從4KB上升到了幾十或者幾百M(fèi)B，對(duì)于容量更大的企業(yè)級(jí)硬盤而言則能省下更多DRAM緩存容量。

預(yù)計(jì)ZNS可減少8倍的DRAM緩存容量需求，并減少約10倍的OP預(yù)留空間需求。在此基礎(chǔ)上，既降低的DRAM緩存配置成本，同時(shí)又提高了用戶可使用硬盤容量，不僅是對(duì)于消費(fèi)級(jí)固態(tài)硬盤，對(duì)于更大容量的企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤同樣有著不可小覷的吸引力。

KV（key-value）指令集是 NVMe 2.0 的另一個(gè)重要功能，KV命令集將允許應(yīng)用程序使用KV對(duì)（key-value pairs）與硬盤控制器通信，而不是通過(guò)塊地址。以免除鍵和邏輯區(qū)塊之間不必要的轉(zhuǎn)換表（translation tables），降低CPU計(jì)算負(fù)荷從而降低整體開(kāi)銷。

Endurance Group Management同樣是NVMe 2.0規(guī)范中的一項(xiàng)重要功能，通過(guò)這種全新的存儲(chǔ)管理機(jī)制，可以靈活并動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)SSD配置，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)容量管理和混合式NAND操作。以提升SSD的訪問(wèn)力度，并在整體上實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備更好的控制。

以上功能點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)固態(tài)硬盤的主控芯片。根據(jù)ZNS分區(qū)命名空間，慧榮科技獨(dú)家的硬件和固件技術(shù)，能根據(jù)不同應(yīng)用需求將工作負(fù)載分別安排在不同的微處理器上，在NAND Flash實(shí)現(xiàn)Zone分割的同時(shí)也對(duì)主控芯片做隔離化處理，實(shí)現(xiàn)更靈活的控制調(diào)節(jié)和更高效能優(yōu)化。

在諸多優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)下，NVMe將會(huì)為企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤帶來(lái)更長(zhǎng)使用壽命、更靈活管理機(jī)制和更低開(kāi)銷，將會(huì)成為企業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤下一個(gè)重要技術(shù)節(jié)點(diǎn)趨勢(shì)。慧榮科技作為全球領(lǐng)先的閃存主控芯片制造商，始終緊跟業(yè)界動(dòng)態(tài)，積極應(yīng)對(duì)創(chuàng)新技術(shù)和規(guī)范，NVMe 2.0產(chǎn)品及解決方案即將準(zhǔn)備就緒，為大數(shù)據(jù)時(shí)代下的數(shù)據(jù)中心提供更高性能、更具BOM優(yōu)勢(shì)的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)解決方案。