全面解析閃存技術(shù)大餐 架構(gòu)/顆粒/接口/可靠性

閃存最明顯特點(diǎn)就是穩(wěn)定性能，低時(shí)延和高隨機(jī)IOPS。對(duì)于閃存，在評(píng)估性能時(shí)，我們一般主要關(guān)注90% IO落入規(guī)定的時(shí)延范圍(性能是一個(gè)線性范圍，而不是某一個(gè)點(diǎn))。數(shù)據(jù)保護(hù)等追求所有軟件特性都基于Inline實(shí)現(xiàn)，如Inline重刪、壓縮、Thin-Provisioning(尤其是重刪，一方面SSD價(jià)格還是偏高，重刪壓縮可以節(jié)約投入成本;另一方面也減少了IO下盤次數(shù)提高SSD壽命)。但對(duì)于閃存，我們所關(guān)注的特性和技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

閃存架構(gòu)

閃存的Scale out能力：橫向擴(kuò)展能力是應(yīng)對(duì)并發(fā)訪問和提升性能容量的最基本特性，所以閃存是必須具備的功能。目前XtremIO支持16控，solidfire已經(jīng)支持但100個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)。

控制器對(duì)稱A/A 能力：閃存的主要應(yīng)用場(chǎng)景如OLTP等，傳統(tǒng)的A/P、ALUA陣列在主控制器故障切換時(shí)都需要時(shí)間切換，并導(dǎo)致IO歸零;并且在閃存陣列下，一般系統(tǒng)CPU是瓶頸，所以只有無歸屬、性能均衡的A/A對(duì)稱架構(gòu)才能更好應(yīng)對(duì)。目前傳統(tǒng)存儲(chǔ)(如EMC VMAX/VNX，HP 3PAR， HDS USP/VSP)都已經(jīng)支持，但是閃存陣列還沒看見宣傳;好多閃存產(chǎn)品，如 PureStorage還是 A/P模式。

元數(shù)據(jù)管理

閃存的設(shè)計(jì)主要是考慮如何發(fā)揮出SSD的隨機(jī)訪問性能，不像HDD那樣，需要通過預(yù)取、IO聚合技術(shù)來提高下盤的順序性，減少對(duì)機(jī)械盤的操作來提升性能。所以閃存在設(shè)計(jì)上要考慮如何優(yōu)化元數(shù)據(jù)(系統(tǒng)元數(shù)據(jù)、重刪壓縮指紋、FTL映射等)管理，IO調(diào)度策略，垃圾回收和磨損均衡等設(shè)計(jì)。

兩層元數(shù)據(jù)管理架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)管理的趨勢(shì)，其基本思想是元數(shù)據(jù)映射基于LBA->塊ID->Block位置的Map形式，卷的數(shù)據(jù)LBA映射到塊ID，而不是磁盤上的物理Block地址;數(shù)據(jù)變化后只需改變對(duì)應(yīng)塊ID映射關(guān)系，塊ID就可以映射到新的物理空間，這樣相比單層方式就簡(jiǎn)化重刪壓縮實(shí)現(xiàn)和效率。

SolidFire采用兩層元數(shù)據(jù)管理架構(gòu)實(shí)現(xiàn)元數(shù)管理，元數(shù)據(jù)管理采用Key-Value方式;元數(shù)據(jù)映射基于LBA->塊ID->位置的Map形式，卷的數(shù)據(jù)LBA對(duì)應(yīng)塊ID，而不是磁盤上的物理地址;所以數(shù)據(jù)變化后計(jì)算指紋只需改變對(duì)應(yīng)塊ID映射關(guān)系，天然就支持重刪。在垃圾回收時(shí)，是采用塊標(biāo)記法實(shí)現(xiàn)對(duì)未使用塊的清除。

GFTL功能

GFTL稱作Global FTL，閃存陣列可以配合SSD控制器(需要SSD開放內(nèi)部接口給陣列)，通過陣列完成一些如ROW寫滿條帶下盤，全局負(fù)載均衡，整塊對(duì)齊擦除、垃圾回收等高級(jí)優(yōu)化功能。另外，GFLT也可記錄重刪壓縮數(shù)據(jù)庫，指紋元數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)RAID功能，進(jìn)行IO聚合，通過元數(shù)據(jù)記錄實(shí)現(xiàn)RAID滿條帶下盤，從而規(guī)避讀、修改、寫放大操作，解決Write-Hole問題等。

SSD自身的FTL只能完成數(shù)據(jù)LAB/重刪后數(shù)據(jù)塊、到真實(shí)顆粒塊(block)的影射，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的垃圾回收和ROW數(shù)據(jù)寫，內(nèi)部把不同Block組織在一起組成RAID。很多外購SSD磁盤的閃存廠商都還不支持GFTL技術(shù)，但是該技術(shù)是提高閃存效率和競(jìng)爭(zhēng)力的有力武器。

重刪特性

重刪是閃存最基本特性之一，分為Inline和Postline，但對(duì)閃存Inline才能體現(xiàn)真正價(jià)值。重刪一般分為HASH指紋算法(以SHA-1為例說明，存在碰撞問題)和按字節(jié)對(duì)比法兩種，逐字節(jié)對(duì)比可靠性高，但會(huì)嚴(yán)重影響閃存性能，所以很少使用，只在數(shù)據(jù)一致性要求非常嚴(yán)格的場(chǎng)景下使用。

SHA-1算法會(huì)有Hash沖突的概率，Hash輸出長度一般為160字節(jié)的數(shù)字，對(duì)不同數(shù)據(jù)塊(大小可設(shè)置)其輸出是隨機(jī)的，在0-2^(160-1)間分布，不同數(shù)據(jù)產(chǎn)生相同Hash值的概率2^(-160)，只有數(shù)據(jù)量(固定數(shù)據(jù)塊大小)超過這些數(shù)字能表示的值時(shí)，才會(huì)發(fā)生Hash沖突，但到目前位置，所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量總和都不至于產(chǎn)生Hash沖突。

所以Hash方式在產(chǎn)品中最為常見。場(chǎng)見的強(qiáng)Hash算法有SHA-1， SHA-256等;常見的弱Hash算法有Murmur3， CRC， MD5等;強(qiáng)Hash發(fā)生沖突的概率低。

但是在某些場(chǎng)景，如在8K業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)塊大小的數(shù)據(jù)庫場(chǎng)景下，Key值基本上是唯一的，如果重刪粒度也是8K則根本起不到重刪的效果，可以讓客戶選擇關(guān)閉該功能(XtremIO的Inline重刪功能是無法關(guān)閉的)，只開啟壓縮。

IO基本流程

數(shù)據(jù)從主機(jī)下發(fā)到閃存陣列控制器，對(duì)于非A/A架構(gòu)的閃存來說，首先盤判斷IO對(duì)應(yīng)LUN的歸屬，如果LUN歸屬在在本地控制器，IO就寫到到對(duì)應(yīng)Cache并鏡像，否則轉(zhuǎn)發(fā)給LUN歸屬控制器處理。Cache到水位時(shí)再切分塊LBA為相應(yīng)大小后，交給增值模塊(如重刪壓縮模塊)處理，計(jì)算出指紋后，將指紋和數(shù)據(jù)(重復(fù)數(shù)據(jù)只保留指紋)交給歸屬控制器來完成下盤，相關(guān)模塊下盤時(shí)分配分條，湊滿條帶后順序?qū)懭氪疟P，記錄真實(shí)地址和指紋關(guān)系，保存指紋到指紋數(shù)據(jù)庫。

Block磨損均衡

Block磨損均衡是為了讓數(shù)據(jù)均勻分布在SSD的所有Block中，從而能達(dá)到冷熱點(diǎn)均勻分布提高SSD壽命的目的。閃存必須提供磨損均衡來實(shí)現(xiàn)，磨損均衡分為動(dòng)態(tài)磨損均衡和靜態(tài)磨損均衡;動(dòng)態(tài)磨損均衡是由主機(jī)更新數(shù)據(jù)觸發(fā)的，通過主機(jī)讀寫保證數(shù)據(jù)的擦寫平均分布到所有的Block上，因?yàn)槊糠N應(yīng)用都有冷熱數(shù)據(jù)，所以靜態(tài)磨損均衡并不能保證冷熱度均勻分布。

靜態(tài)磨損均衡是由SSD內(nèi)部機(jī)制實(shí)現(xiàn)，將冷Block上的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移(不同于垃圾回收)，擦寫冷Block上面的數(shù)據(jù)來接受經(jīng)常變化的熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，使冷Block有機(jī)會(huì)成為熱Block，從而使SSD中所有Block的冷熱度達(dá)到平衡。

SSD掉電保護(hù)

為了防止SSD磁盤中緩存數(shù)據(jù)由于掉電丟失，SSD還需要提供掉電保護(hù)功能。一般SSD會(huì)設(shè)計(jì)電壓檢測(cè)模塊來實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓值，當(dāng)電壓低于設(shè)置閾值時(shí)，SSD電壓檢測(cè)模塊會(huì)通知SSD控制器進(jìn)入掉電數(shù)據(jù)刷寫流程，此時(shí)會(huì)有超級(jí)電容作為備電源供電，把磁盤緩存數(shù)據(jù)刷到Flash顆粒中，防止數(shù)據(jù)丟失。

另一方面，閃存陣列也應(yīng)該提供一種機(jī)制，當(dāng)陣列主動(dòng)下電或升級(jí)維護(hù)時(shí)，下發(fā)命令給SSD，讓SSD進(jìn)入掉電緩存數(shù)據(jù)刷新流程，保證數(shù)據(jù)一致性。

閃存(Flash)是相對(duì)于HDD而言的一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash分為NOR Flash和NANDFlash，NOR Flash可以當(dāng)作內(nèi)存使用直接執(zhí)行程序，相比DDR 、 SDRAM 或者 RDRAM具有掉電數(shù)據(jù)不丟失等特點(diǎn)，所以在嵌入式設(shè)備(ARM/MIPS等體系架構(gòu))中，一般采用NOR Flash存儲(chǔ)BootLoader和OS程序。但今天我們的重點(diǎn)是NAND Flash。

Flash顆粒解析

學(xué)習(xí)過模擬電路的同學(xué)都知道，在模電原理里三極管分兩種，一種是雙極性三極管，主要基于載流子用來做電流放大，另一種叫做CMOS場(chǎng)效應(yīng)三極管，通過電場(chǎng)控制的金屬氧化物半導(dǎo)體。NAND Flash就是基于場(chǎng)效應(yīng)P/N溝道和漏極、柵極技術(shù)通過浮柵Mosfet對(duì)柵極充電實(shí)現(xiàn)數(shù)非易失據(jù)儲(chǔ)存的。一個(gè)晶體單元稱作一個(gè)Cell，向Cell中充電就是編程或?qū)懭霐?shù)據(jù)，通過電平的高低來判斷數(shù)據(jù)是0還是1。在SLC顆粒類型的Flash中，沖入電荷讀取到閾值電平為高電平，一般表示數(shù)據(jù)0。[!--empirenews.page--]

NAND Flash SSD和HDD的最大區(qū)別，其一是SSD通過Flash控制電路選通原理來讀/寫對(duì)應(yīng)地址數(shù)據(jù)，不必采用笨拙的機(jī)械磁頭定位數(shù)據(jù)外;其二是SSD在充電寫入數(shù)據(jù)前，必需要擦除原有的數(shù)據(jù)，每次充電和放電稱為一次P/E(編程/擦出)，一塊SSD的壽命和可以執(zhí)行P/E操作的次數(shù)強(qiáng)相關(guān)。每種Flash顆粒的P/E操作次數(shù)是不同的，P/E操作次數(shù)越多，對(duì)應(yīng)Flash顆粒的SSD壽命越長，可靠性越好，價(jià)格也越高。

NAND Flash顆粒分類

NAND Flash可根據(jù)Cell儲(chǔ)存bit數(shù)據(jù)位的不同分為SLC，MLC，TLC，其中MLC還分為eMLC，MLC和cMLC。由于不同類型顆粒結(jié)構(gòu)不同，所有導(dǎo)致了不同顆粒間數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力，性能和可靠性存在差異。

SLC(single level Cell) 是單層存儲(chǔ)單元，一個(gè)Cell中只存儲(chǔ)1bit數(shù)據(jù)(0/1)，在寫入數(shù)據(jù)后就高低2為電平，由于判定寫入數(shù)據(jù)值電壓的區(qū)間小，所以可擦寫次數(shù)和可靠性也是最好的，一般在5W-10W之間，但是存儲(chǔ)容量相對(duì)較少，成本也最高。

MLC(multi-level Cell) 多層式儲(chǔ)存單元，存儲(chǔ)密度較大，一個(gè)Cell中可以存儲(chǔ)2bit數(shù)據(jù)(00/01/10/11)，相比SLC，判定寫入Cell中電壓值區(qū)間比2bit數(shù)據(jù)就比較復(fù)雜了，由于NAND Flash的物理屬性(擦寫會(huì)對(duì)顆粒的絕緣層造成損壞)，也使得隨著擦寫次數(shù)增多，很難判斷出寫入的數(shù)據(jù)具體代表的bit位。其擦寫次數(shù)一般3K左右，另外，2bit數(shù)據(jù)讀寫使得MLC速度比SLC慢，但容量較大，價(jià)格比較便宜。

eMLC(enterprise MLC)和cMLC(consumer MLC)都是采用MLC技術(shù)，主要差別就是NAND Flash顆粒篩選參數(shù)，制作工藝和測(cè)試方法不同。通過不同標(biāo)準(zhǔn)來界定顆粒，eMLC是經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試和企業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩選，所以可靠性和壽命最高;MLC次之;把挑選完eMLC/MLC之后顆粒成為 cMLC，可靠性和壽命都要稍差一些，但成本低，一般總在個(gè)人消費(fèi)和企業(yè)非關(guān)鍵應(yīng)用中。

TLC(Triple level Cell)三層式存儲(chǔ)單元，一個(gè)Cell中存放3bit數(shù)據(jù)(000-111)，數(shù)據(jù)密度更大，通過判定電壓確定寫入Cell數(shù)據(jù)的難度更大，所以SLC的擦寫次數(shù)(P/E)操作只有幾百次到上千次;可靠性和性能很低，具有成本優(yōu)勢(shì)，一般用在個(gè)人消費(fèi)產(chǎn)品中(不能滿足企業(yè)產(chǎn)品要求)。

SSD的可靠性問題

為了進(jìn)一步提高SSD磁盤的壽命，一方面，存儲(chǔ)(SSD/HDD)廠商還會(huì)在顆粒之上通過ECC(隨用戶數(shù)據(jù)生成一起寫入磁盤)糾錯(cuò)技術(shù)糾正靜默錯(cuò)誤。在數(shù)據(jù)寫入時(shí)采用ECC編碼寫入檢驗(yàn)位，當(dāng)數(shù)據(jù)由于位翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致靜默錯(cuò)誤，讀取數(shù)據(jù)時(shí)可以利用ECC檢驗(yàn)位校正數(shù)據(jù)，并把正確數(shù)據(jù)返回主機(jī)。常用的ECC校正機(jī)制有8bit/512bit， 32bit/2KB，分別可以實(shí)現(xiàn)512bit中8bit數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和2KB中32bit數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的檢驗(yàn)，如果錯(cuò)誤的bit位數(shù)超過8/32bit(稱為Uncorrectable bit error)，ECC是無法檢驗(yàn)恢復(fù)的，必須采用RIAD機(jī)制來恢復(fù)。

另一方面，SSD廠商采用Over-provisioning技術(shù)提高閃存壽命。SSD的寫入單位是Page， 擦除單位是Block，對(duì)某一塊Block擦寫達(dá)到一定次數(shù)就會(huì)導(dǎo)致Block失效(寫入的數(shù)據(jù)無法判定識(shí)別)作廢，所以SSD也提供了額外的容量(稱為 Over- provisioning)，以便替換壞塊提高整個(gè)SSD壽命，當(dāng)失效Block的容量超過Over-provisioning容量(MLC的Over-provisioning一般為SSD總?cè)萘康?8%，不同介質(zhì)和廠商有所不同)，使得整個(gè)SSD容量小于其宣稱容量時(shí)，該SSD就失效了。

顆粒的發(fā)展和未來

雖然NAND Flash目前處于絕對(duì)的王者地位，但是傳統(tǒng)的NAND Flash是一種線性串列的Mosfet存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)果限制其容量很難做大。一個(gè)可行的方式就是增加存儲(chǔ)密度，目前NAND Flash的存儲(chǔ)密度已經(jīng)可以做到微米、甚至到納米級(jí)別;但是隨著密度增高，存儲(chǔ)單元Cell的浮柵周圍產(chǎn)生電容耦合，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)能力和可靠性極速降低。

所以，3D Flash技術(shù)的出現(xiàn)給閃存的發(fā)展指明了方向，3D-Flash技術(shù)主要有下面三個(gè)方向。

憶阻Memristor存儲(chǔ)技術(shù)

憶阻器本質(zhì)上是一種有記憶功能的非線性電阻，通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，通過這種電阻變化實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能。

美光/英特爾聯(lián)合推出3D XPoint憶阻器存儲(chǔ)技術(shù)，SanDisk/惠普也達(dá)成合作協(xié)議，此次合作以惠普憶阻器技術(shù)和SanDisk的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)創(chuàng)造一個(gè)新的企業(yè)級(jí)憶阻器存儲(chǔ)方案。憶阻器存儲(chǔ)在訪問速度上Flash存儲(chǔ)快1000倍。

3D XPoint是一種立體化的存儲(chǔ)技術(shù)，它看起來與同為3D設(shè)計(jì)的NAND技術(shù)相似，但本質(zhì)卻不同，3D XPoint并不單純是NAND，而是一種新的非易失性存儲(chǔ)技術(shù)。3D XPoint技術(shù)還允許存儲(chǔ)單元被堆疊到多個(gè)層中，這樣就可以有效提升存儲(chǔ)介質(zhì)的容量。

3D-水平NAND Flash堆疊技術(shù)

基本思路實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有的NAND浮柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆疊，獲得與普通 NAND 浮柵相同的橫向可擴(kuò)展性和存儲(chǔ)密度，另外采用氮化硅串接技術(shù)來代替浮柵的電荷捕獲閃存方法。

串聯(lián)存儲(chǔ)器的存取可通過在低級(jí)非存儲(chǔ)器中形成一個(gè)反型溝道來避免Cell的浮柵電容耦合。這種反型溝道及其相關(guān)耗盡區(qū)為存儲(chǔ)介質(zhì)中所捕獲的電荷提供了高水平電荷保護(hù)，免受應(yīng)用于這些底部存取器的傳輸電壓的干擾。

此外，這種雙柵結(jié)構(gòu)是公認(rèn)的良好橫向可微縮性方法，它通過使頂部和底部設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)密切的靜電相互作用來消除短通道效應(yīng)。

3D-垂直NAND Flash堆疊技術(shù)

三星電子推出獨(dú)家專利3D V-NAND閃存技術(shù)，提升了產(chǎn)品的容量、速度和可靠性。3D V-NAND不是使用新工藝來縮小Cell單元和提供存儲(chǔ)密度，而是選擇了堆疊更多層數(shù)。

傳統(tǒng)NAND Flash使用的是浮柵極Mosfet技術(shù)，充電/放電容易損壞柵極;三星采用控制柵極和絕緣層將Mosfet環(huán)形包裹起來提升了儲(chǔ)存電荷的的物理區(qū)域，從而提高性能和可靠性。

3D V-NAND技術(shù)把Cell3D化，使得在垂直方向無限堆疊擴(kuò)展，三星放棄了傳統(tǒng)的浮柵極Mosfet，降低了寫入時(shí)的電荷消耗，閃存壽命得到大幅提升，為未來SSD的發(fā)展開辟非常廣闊的空間。

SSD接口技術(shù)

我們知道閃存磁盤是在HDD以后出現(xiàn)的，由于SSD優(yōu)異的隨機(jī)性能、越來越大的容量和越來越低的成本等優(yōu)勢(shì)，使得閃存熱度上升、乃至替換HDD的趨勢(shì)。由于歷史繼承性等原因，SSD在設(shè)計(jì)是也是借鑒了部分HDD技術(shù)，包含接口技術(shù)，現(xiàn)在絕大多數(shù)SSD都是采用SATA/SAS接口。SATA接口和AHCI(基于SATA接口和ATA數(shù)據(jù)指令)已是存儲(chǔ)的性能瓶頸凸顯，SCSI/SAS/FC接口(SCSI數(shù)據(jù)指令)組合在閃存中也是昨日黃花， NVMe指令和PCIe的組合將是未來趨勢(shì)。[!--empirenews.page--]

PCIe SSD存儲(chǔ)接口

到目前為止，大部分存儲(chǔ)廠商都推出了對(duì)應(yīng)的PCIe閃存卡(如 EMC XtremSF PCIe SSD卡 )和磁盤。

Fusion-io開發(fā)的專利PCIe閃存卡(IO-Drive)，可以加入到服務(wù)器中進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的加速，并達(dá)到微秒級(jí)的低訪問延遲。SATA/SAS則無論如何無法達(dá)到這個(gè)水平。因此，閃存浪潮下接口規(guī)范的重大變革勢(shì)所難免。

NVM Express標(biāo)準(zhǔn)

NVM Express是硬盤的新傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是來取代為機(jī)械盤設(shè)計(jì)AHCI(高級(jí)主機(jī)控制器接口)的接口標(biāo)準(zhǔn)，AHCI無法發(fā)揮固態(tài)磁盤的優(yōu)勢(shì)，每條指令都需要讀取4次寄存器，而VNMe不需要讀取。從下面圖上可以看出NVM Express的優(yōu)勢(shì)。

NVM Express是一個(gè)針對(duì)使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶端系統(tǒng)開發(fā)的可擴(kuò)展的主機(jī)控制芯片接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)PCIe SSD定義了最優(yōu)化的寄存器接口、指令集和功能集，并提供可擴(kuò)展接口以實(shí)現(xiàn)SSD 技術(shù)現(xiàn)在和將來的性能潛力。NVMe走的是PCIE通道性能高，并且是統(tǒng)一的通信規(guī)范，只要服務(wù)器和PCIE接口卡都遵循NVMe規(guī)范， PCIE接口卡可以安裝在任何服務(wù)器上而不用擔(dān)心兼容性問題。

NVMe標(biāo)準(zhǔn)的也解決了不同PCIe SSD之間的驅(qū)動(dòng)適用性問題。此前的PCIe SSD，均需要安裝驅(qū)動(dòng)程序后才能正常使用，而不同的廠商又各自為政，每個(gè)廠商產(chǎn)品都有自己的驅(qū)動(dòng)，SSD也不能作為引導(dǎo)使用。但支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)之后，PCIe SSD就可適用于多個(gè)不同平臺(tái)，也不需要廠商獨(dú)立提供驅(qū)動(dòng)支持。目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對(duì)NVMe SSD的支持。

針對(duì)PCIe接口提出了NVMe標(biāo)準(zhǔn)(但NVMe的使用不僅限于PCIe)。該標(biāo)準(zhǔn)由包括IDT、Dell、Intel、EMC、NetApp、Oracle以及Cisco在內(nèi)的13家發(fā)起企業(yè)主導(dǎo)，并由80余家業(yè)界領(lǐng)軍公司合作開發(fā)。NVM Express是一個(gè)針對(duì)使用PCI Express SSD的企業(yè)和普通客戶端系統(tǒng)開發(fā)的可擴(kuò)展的主機(jī)控制芯片接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)PCIe SSD定義了最優(yōu)化的寄存器接口、指令集和功能集，并提供可擴(kuò)展接口以實(shí)現(xiàn)SSD 技術(shù)現(xiàn)在和將來的性能潛力。這讓原始設(shè)備制造商無需標(biāo)準(zhǔn)化多個(gè)SSD驅(qū)動(dòng)器，從而加速PCIe SSD 的推廣使用。

但是NVMe作為針對(duì)下一代存儲(chǔ)設(shè)備提出的指令和協(xié)議規(guī)范，除了支持PCIe接口，VNMe規(guī)范可以應(yīng)用到不同的硬件接口規(guī)范上。如支持U.2接口(即SFF-8639接口，包含4組PCIeLanes和2組SAS/SATA Lanes)，SATA Express和M.2接口等等。另外，PCIe SSD并不一定支持NVMe規(guī)范，但是NVMe PCIe 是需要考慮符合NVMe規(guī)范。

東芝集團(tuán)下存儲(chǔ)解決方案提供商OCZ，推出了全新的基于NVMe技術(shù)的Z-Drive 6000系列SSD，結(jié)合了第三代PCIe和非易失性存儲(chǔ)器專用(NVMe)技術(shù)，提供給系統(tǒng)集成商和存儲(chǔ)供應(yīng)商一個(gè)流線型的存儲(chǔ)器接口、命令集、隊(duì)列設(shè)計(jì)，用于快速訪問關(guān)鍵性數(shù)據(jù)和獲取高彈性的能力。

OCZ推出的Z-Drive 6000 SSD的產(chǎn)品有三種型號(hào)。它們包括帶有2.5英寸的機(jī)箱大小和高達(dá)3.2TB的可用容量的Z-Drive 6000 SFF系列、性能略低但是可用容量高達(dá)6.4TB的Z-Drive 6300 SFF系列和帶有半高、半長的插卡式外形，同時(shí)可用容量可以達(dá)到6.4TB的Z-Drive 6300 AIC系列。

NOR flash接口技術(shù)

傳統(tǒng)NOR閃存帶有SRAM接口(相比NAND Flash并行接口管腳多、需要統(tǒng)一編址，支持代碼本地執(zhí)行XIP，但容量比較小)，可以在隨意地址存入任意字節(jié)數(shù)據(jù)。

美光也開始探索串行NOR閃存接口。美光技術(shù)公司對(duì)傳統(tǒng)NOR 閃存進(jìn)行優(yōu)化，推出全新XTREMFlash 串行NOR Flash存儲(chǔ)器方案，具有每秒3.2 Gb的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)讀寫能力，而且能夠兼容目前所廣泛使用的串行NOR閃存接口。在性能表現(xiàn)上超越除超大規(guī)模NAND閃存陣列之外的全部閃存存儲(chǔ)方案類型。

XTRMFlash將提供并行、串行以及Quad-SPI型NOR閃存產(chǎn)品，且其針腳數(shù)量較現(xiàn)有并行NOR閃存將下降75%。兼容目前串行NOR閃存所普遍使用的Quad SPI閃存針腳設(shè)計(jì)。XTRMFlash能夠以針腳兼容形式運(yùn)行，而且只需對(duì)電路板稍加調(diào)整即可達(dá)成上述性能參數(shù)。