什么是NVMe呢？NVMe是一種建立在M.2接口上的類(lèi)似AHCI的一種協(xié)議,是專(zhuān)門(mén)為閃存類(lèi)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)的協(xié)議。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的臨近，我們追求更高的頻寬和更低的延遲。所以就到了NVMe發(fā)揮重要作用的時(shí)候了。

對(duì)于嵌入式、工業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，NVM Express (NVMe)介面標(biāo)準(zhǔn)是否會(huì)顯得大材小用呢?

根據(jù)Virtium行銷(xiāo)副總裁Scott Phillips表示，在此之前，業(yè)界一直存在這樣的共識(shí)。不過(guò)，隨著英特爾(Intel)和美光(Micron)等大廠(chǎng)持續(xù)推動(dòng)這一介面規(guī)格的進(jìn)展，許多工業(yè)客戶(hù)開(kāi)始對(duì)NVMe感興趣。Scott Phillips說(shuō)，業(yè)界開(kāi)始看到物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和感測(cè)器能產(chǎn)生大量攸關(guān)營(yíng)運(yùn)資料的潛在優(yōu)勢(shì)，但卻不知從何處著手。

Scott Phillips表示，由于Virtium采用“先進(jìn)后出”的商業(yè)模式，支援動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)已有長(zhǎng)達(dá)八年的時(shí)間，如今必須同時(shí)考慮其他新技術(shù)，例如對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)需求以及NVMe的角色等。目前，關(guān)注NVMe的客戶(hù)可能還不需要它所提供的性能，但隨著這項(xiàng)介面標(biāo)準(zhǔn)成為主流，最終將在嵌入式工業(yè)應(yīng)用中占有一席之地。

他表示，目前，對(duì)于NVMe SSD的關(guān)注重點(diǎn)大多集中于資料中心，著重的是效能以及實(shí)現(xiàn)每秒數(shù)百萬(wàn)讀寫(xiě)次數(shù)(IOPs)的可能性。Scott Phillips說(shuō)：“他們并不擔(dān)心功耗問(wèn)題，而只在乎可傳輸多少資料。”

工業(yè)嵌入式領(lǐng)域?qū)τ跓o(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)的要求是必須考慮功耗和散熱。因此，資料中心目前采用節(jié)流的途徑是可以理解的，但是，Scott Phillips指出，工業(yè)OEM并不想看到這樣的變化，“他們想要的是更穩(wěn)定的狀態(tài)。”

然而，這樣的情況開(kāi)始發(fā)生改變了，因?yàn)榭刂破髯兊迷絹?lái)越小，不僅足以適應(yīng)M.2的較小外形尺寸，NVMe驅(qū)動(dòng)器的功耗也降低了。Scott Phillips說(shuō)，理想的目標(biāo)是低于4W功耗;但目前仍持續(xù)在5W左右，因此可以透過(guò)韌體進(jìn)行節(jié)流。

除了NVMe目前面對(duì)的難題之外，還有3D NAND的崛起，也引起了廣泛關(guān)注。但是，對(duì)于工業(yè)嵌入式領(lǐng)域的大多數(shù)客戶(hù)而言，平面NAND就足以滿(mǎn)足其需求了，2D的15nm NAND已經(jīng)持續(xù)使用一年多了。Scott Phillips表示，工業(yè)領(lǐng)域的客戶(hù)追求的是可以輕松地?cái)R下設(shè)備好幾年都不必再費(fèi)心的方案;在這方面，SATA介面標(biāo)準(zhǔn)至今仍然“屹立不搖”地滿(mǎn)足其需求。

Virtium為工業(yè)嵌入式市場(chǎng)提供了M.2 SATA和PCIe SSD，但一直到現(xiàn)在才看到市場(chǎng)對(duì)于NVMe的興趣出現(xiàn)

Scott Phillips表示，嵌入式NVMe介面標(biāo)準(zhǔn)的引爆點(diǎn)將會(huì)發(fā)生在應(yīng)用的延遲需求少于3毫秒(ms)之際。而現(xiàn)在呢，看來(lái)目前的需求還不太多。

一個(gè)潛在的利基應(yīng)用是提供影片、游戲和Wi-Fi連線(xiàn)的機(jī)上娛樂(lè)系統(tǒng)。他說(shuō)：“接下來(lái)將會(huì)看到更多這一類(lèi)系統(tǒng)的需求出現(xiàn)。飛機(jī)上將會(huì)更快地大量采用小型伺服器，并且提出更多不同的要求，因此，他們現(xiàn)在正密切關(guān)注于如何降低反應(yīng)時(shí)間的延遲。”

NVM Express Inc.行銷(xiāo)委員會(huì)聯(lián)席主席Jonmichael Hands表示，NVMe協(xié)議確實(shí)具有支援嵌入式和IoT基本要件的功能。但如何滿(mǎn)足工業(yè)客戶(hù)的需求，最終還得取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)師。Hands示，最近的規(guī)格更新功能包括使其更適于定位在嵌入式和IoT應(yīng)用。例如，NVMe 1.3版支援在低資源環(huán)境(包括智能手機(jī)和平板電腦)中啟動(dòng)分區(qū)，從而可在較小空間(如M.2)中支援較低成本的NVMe裝置。

Hands表示，從規(guī)格來(lái)看，3D NAND的高密度特性可能超越嵌入式應(yīng)用的需求，并支援其他的NVM選擇。雖然嵌入式系統(tǒng)中存在許多散熱和功率的要求，但NVMe具有“船載”級(jí)功率的特性，例如自主電力狀態(tài)轉(zhuǎn)換、散熱管理以及近零功率閑置狀態(tài)等，“因而完全取決于供應(yīng)商是否決定讓嵌入式領(lǐng)域支援某種特定功能。”

Hands還說(shuō)，隨著IoT進(jìn)入邊緣分析和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，將會(huì)需要更高頻寬和更低延遲。 “那時(shí)將會(huì)是明確需要NVM Express發(fā)揮作用的轉(zhuǎn)型期。對(duì)于控制器和架構(gòu)來(lái)說(shuō)，最好是長(zhǎng)期投資于單一技術(shù)，以便讓嵌入式系統(tǒng)采用與客戶(hù)和資料中心類(lèi)似的設(shè)計(jì)。”

SATA介面標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)建立了良好的記錄，但Hands認(rèn)為NVMe也同樣穩(wěn)定發(fā)展中，畢竟它從2014年以來(lái)已持續(xù)出貨。他說(shuō)：“這只是一種傳統(tǒng)的介面，如今，業(yè)界正認(rèn)真地為這些市場(chǎng)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的NVMe元件。”

采用NVMe協(xié)議的非揮發(fā)性存儲(chǔ)器解決方案正陸續(xù)出現(xiàn)，并為主機(jī)實(shí)現(xiàn)低至20-25us的延遲。同時(shí)，NVMe over Fabrics解決方案也開(kāi)始在大型共享儲(chǔ)存方案中大幅擴(kuò)展NVMe裝置。