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寻找PCIe 5.0、NVMe 2.0以提高存储性能
为AI和ML工作负载需要高性能存储的企业可以根据最新的PCIe 5.0和NVME 2.0规格对新产品留意。
需要更高性能存储的企业买家可能希望开始与供应商核实他们支持PCIe 5.0和NVMe 2.0技术的计划。
NVM Express Inc.组织最近完成了非易失性内存规范的2.0版本，可以帮助降低延迟和提高存储性能。新的NVMe 2.0特性包括命令集键-值(KV)和分区命名空间(ZNS)技术，可以运行在PCIe，远程直接内存访问(RDMA)和TCP传输。
更新的PCIe 4.0到PCIe 5.0在16路连接下，数据速率从每秒16千兆传输速率翻倍到32千兆传输速率，聚合带宽从接近64千兆传输速率到128千兆传输速率。额外的吞吐量对于人工智能和机器学习(ML)等计算密集型工作负载尤其有用。
22和23年的产品
但企业IT部门将不得不等待支持这些技术的产品。例如，Marvell Technology Inc.的第一款PCIe 5.0 SSD控制器直到今年才开始向客户进行采样，而这一年已经过去很久了PCI-SIG已发布2019年PCIe 5.0。Marvell公司总部位于美国特拉华州威尔明顿市。该公司发言人表示，在2022年下半年和2023年PCIe 5.0服务器实现量产之前，预计使用其基于Bravera SC5控制器的ssd不会上市。
6月披露的英特尔，其下一代Xeon可扩展处理器，代码命名“蓝宝石急流”--它将支持PCIe 5.0，将于2022年第一季度投产，并于2022年第二季度开始量产。AMD尚未确认其PCIe 5.0计划的细节。
这与PCIe 4.0的情况形成对比。2017年PCIe 4.0定稿后，AMD在其Ryzen台式机和笔记本电脑中支持PCIe 4.0，大大超越了英特尔Epyc服务器处理器在2019年。英特尔直到今年才推出支持PCIe 4.0的处理器。
Coughlin Associates总裁Tom Coughlin表示，尽管最初的PCIe 5.0产品可能会在2022年和2023年出现，但它们可能要到2025年或2026年才能成为大众市场。考夫林说，他预计NVMe2.0产品可能在今年晚些时候开始出现，2022年会有更多。
半导体分析师、客观分析公司(Objective Analysis)总经理吉姆·汉迪(Jim Handy)指出NVMe 2.0超越了常规的进化变化，增加了对ZNS和键值存储的支持。他警告说，基于NVMe 2.0的ssd将需要应用软件的改变来支持ZNS和KV特性，以便为用户提供实质性的好处。
NVME 2.0变化
在加方面，SSD制造商将能够开发一个设备，即它专业人员可以使用一个名称空间用于ZNS访问，另一个名称空间用于kV访问权限，并且对设备的基于NVME的块访问的另一个命名空间，请注意非营利组织NVM Express Inc.是一个定义和管理NVME技术的财团。
官员们说，随着2.0版本的发布，NVM Express组织将规范分为NVMe基本规范、命令集规范和传输规范，以便在不影响已开发的规范的情况下开发新的命令集和传输。
多个传输规范还将允许设备以各种方式连接到主机服务器。例如，一个NVME-over-Fabrics SSD可以使用NVM命令集和TCP传输，或者NVME SSD可以组合NVM命令集和PCIe传输。另一个SSD可以在PCIe上的不同名称空间上提供ZNS和KV命令集。
潜在的zns福利
西部数据和微软率先将ZNS提案引入NVMe Express。ZNS命令集针对顺序写入的应用程序，主机操作系统将数据放在SSD上的独立区域中。NVM Express董事会成员、西部数据行业标准主管Dave Landsman指出，其主要好处包括减少过度供应以实现更高的容量，减少垃圾收集以促进更可预测的性能，并可能使用更少的DRAM和失电保护电容器以降低成本。
硫化锌ssd已经在管道中，特别是来自西方数字和三星。但是，Eric Pike是Western Digital的云企业闪存营销高级总监，表示，ZNS将是一个“长滚动实施”，随着供应商与ZNS驱动器结婚软件堆栈开发。
“这两部分需要结合起来才能获得功能，”派克强调说，ZNS“完全是一种有效的数据处理方式”，具有用于事务性工作负载的结构化数据集。相比之下，KV专注于非结构化数据存储，派克说。
键-值的优势
KV提案由三星和NetApp提交给NVM Express Inc。KV的一个主要优点是基于一组密钥更快地检索数据，以识别数据。在KV之前，对象使用基于主机的转换层将对象标识符或键链接到一个或多个逻辑块。存储设备需要另一个转换才能从逻辑块转换到存储介质上的物理位置。代表三星参加各种SSD/IO标准委员会并服务于NVM Express板的Bill Martin指出，KV协议消除了对转换层的需求，提高了性能并减少了转换表的存储需求。
马丁说KV是最适用的用于数据库应用程序，如RocksDB和Ceph，并允许从KV设备存储和检索对象的碎片，而无需在主机中进行转换。
NVMe 2.0的另一个关键新增功能是支持使用与整合I/O堆栈中基于NVMe的SSD相同的命令集的HDD。据NVM Express board成员介绍，该规范增加了一个位，用于将设备标识为旋转介质，支持设备统计信息和包含HDD特定信息的日志页，并使主机服务器和主机应用程序能够确定特定应用程序的最佳介质。
“拥有一套存储接口将简化系统集成和管理，”Coughlin说。
但Handy说，他认为hdd没有什么理由转向PCIe，因为PCIe会限制旋转磁盘与计算机连接的方式。他说，现有的硬盘驱动器接口已经支持硬盘驱动器所能提供的最高性能水平。
或者,当基于NVME的HDD具体化仍然是一个悬而未决的问题。例如，东芝负责工程和战略规划的副总裁Raghu Gururangan表示，该公司并没有推出NVMe hdd的正式计划。不过，他补充说，它将参与标准制定过程，并密切关注NVMe hdd的市场采用情况。
更多的NVMe 2.0特性
NVM Express组织重点关注的其他NVMe 2.0增强功能包括：
- 耐力团体管理，支持基于耐久性和服务质量特征在SSD内或跨SSD创建NVMe存储域。该功能有助于超规模数据中心将域应用于特定应用程序。
- 简单副本命令，用于将多个逻辑块复制到一个更大的连续块中，以潜在地减少写放大并延长驱动器寿命。
- 命令组控制，以在设置后保护SSD，并防止未经授权访问驱动器。
- 关键/ I / O，以便为应用程序提供一种机制，以便在其执行的每个I/O上设置安全密钥。
- 名称空间类型，以允许NVM、KV和ZNS命令集在不同的名称空间上运行（可能在同一驱动器上），从而使不同的工作负载能够在同一NVMe SSD上运行。
Carol Sliwa, TechTarget前高级撰稿人，主要研究存储阵列和驱动器、闪存和内存技术以及企业架构。
