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NVM Express @ FMS 2024(PPT)

Andy730 2024-08-22
206

NVMe 2.1规范更新、CXL支持与Windows创新

演讲内容:NVMe技术已成为高性能存储的代名词,并在客户端、云端和企业级应用中得到广泛应用。尽管最初是为直连PCIe SSD设计,NVMe架构现已广泛用于直连和基于网络的应用中。本次演讲将概述最新的NVMe技术,总结NVMe标准化路线图,并介绍相关的新进展。

下载PPT:https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/01_Cayton_NVMe-State-of-the-Union_Final_v4.pdf

企业级SSD容量出货情况(按接口分类)

PCIe SSD出货量(按容量,单位:PB)

PCIe SSD出货量(按单位数量,单位:kUnits)

NVMe规范

  • 基础规范
    • NVMe基础规范2.1
  • 命令集规范
    • NVMe NVM命令集规范1.1
    • NVMe分区命名空间命令集规范1.2
    • NVMe键值命令集规范1.1
    • 子系统本地内存命令集规范1.0
    • 计算程序命令集规范1.0
  • 传输规范
    • NVMe over PCIe传输规范1.1
    • NVMe over RDMA传输规范1.1
    • NVMe over TCP传输规范1.1
  • 其他规范
    • NVMe管理接口规范2.0
    • NVMe启动规范1.1

新NVMe特性与增强
  • Fabric增强
    • NVMe启动:NVMe启动规范, TP8012, TP4126, TP8027, TP8029
    • 发现控制器增强:TP8009, TP8010, TP8013
    • Fabric分区:TP8016
  • 新兴技术
    • 计算存储:计算程序命令集
    • 灵活数据布局:TP4146
    • NVM子系统内存:子系统本地内存命令集
  • 安全增强
    • 每I/O键:TP4055
    • 擦除后介质验证:TP4152
    • Fabric安全增强,包括对TLS 1.3的支持:TP8019, TP8025, TP8018
  • 数据和虚拟机迁移
    • 用于实时迁移的PCIe基础设施:TP4159
    • 跨命名空间复制:TP4130
    • 以粒度跟踪LBA分配:TP4165
  • 管理
    • 可扩展资源管理:TP6011
    • 高可用性带外管理:TP6034
    • 带外管理异步事件:TP6035
    • I3C的管理支持:TP6037

NVMe启动规范

  • 新NVM Express启动规范
    • 该规范定义了从NVMe技术启动的构造和指南
    • 尽管规范涵盖了所有传输方式,但当前规范仅描述了NVMe/TCP技术的机制
    • 最近的增强
      • 标准化了在NBFT中显示的UUID格式
      • 添加了对IPV4/IPV6 DHCP标识符的支持
      • 改进了常见子系统连接失败的错误码

发现增强

  • NVMe-oF自动发现

    • 简化了主机的配置,通过允许它们定位NVMe/TCP发现控制器

  • 集中式发现控制器

    • 使发现信息能够集中并从单一发现服务中检索

    • 集中式发现控制器(CDC):一种报告由直接发现控制器和主机注册的发现信息的发现控制器

    • 直接发现控制器(DDC):一种能够将发现信息注册到CDC的发现控制器

  • Fabric分区

    • ZoneGroup是一组由CDC强制执行的访问控制规则

    • 同一区域的成员允许彼此之间进行通信

    • 直接发现控制器可以通过推送或拉取注册方式向CDC提供Fabric分区信息   

每I/O密钥

  • 自加密驱动器在命名空间内的LBA范围内执行加密

  • 每I/O密钥通过指示每次I/O使用哪个加密密钥,提供动态细粒度加密控制

    • 为敏感文件或主机对象分配加密密钥

    • 更容易支持《通用数据保护条例》(GDPR)

    • 更容易在数据与其他需要保留的数据(例如RAID和擦除编码)混合和分散时支持擦除

  • 下载和管理密钥的机制不在规范范围内

    • 密钥存储在易失性内存中,断电时会丢失

  • 得到NVM Express和受信计算组(TCG)的支持

Fabric安全增强

  • NVMe/TCP传输层安全性(TLS)更新重新设计了TLS的使用方式

    • 提高了安全性

    • 消除了密钥识别的模糊性

    • 强烈不推荐使用TLS 1.2,而推荐使用TLS 1.3以提升安全性

  • 集中式认证验证实体用于DH-HMAC-CHAP

    • 消除了广泛部署预共享密钥用于认证验证的需求

    • 每个PSK仅部署在两个地方

      • 使用PSK进行认证的实体(主机或NVM子系统)

      • 验证认证的集中式AVE

  • 新增了NVMe-oF安全配置,以确保基于配置的个体NVMe-oF主机或NVM子系统的一致行为

PCIe基础设施用于实时迁移

  • 提供构建块,允许系统构建使主机能够将NVMe控制器从一个NVM子系统迁移到另一个

  • 预拷贝阶段主机操作

    • 请求控制器跟踪附加命名空间的LBA变化(脏LBA)

    • 迁移附加命名空间的分配LBA

    • 迁移脏LBA

  • 停止并拷贝阶段主机操作

    • 请求控制器暂停,导致所有命令完成

    • 迁移任何剩余的脏LBA

  • 拷贝后阶段主机操作

    • 迁移控制器状态

    • 恢复迁移的控制器

可扩展资源管理

  • 定义了一个标准框架,以动态构建、配置和提供从“基础”NVM子系统中的物理资源导出的“NVM子系统”

  • 新增管理命令支持

    • 创建和管理导出的NVM子系统

    • 管理导出命名空间

    • 管理导出端口

  • 通过“允许主机列表”管理主机对导出NVM子系统的访问

NVMe-MI高可用性带外管理

  • 在端点上的管理组件传输协议(MCTP)桥接,允许每个物理地址多个MCTP端点

  • 每个MCTP端点有独特的状态/状态实例

NVMe架构计划功能路线图

总结

  • NVMe技术的应用持续增长,并成功地将客户端、云端、人工智能和企业存储统一在一个共同的架构下

  • 系统正在使用NVMe架构作为原生的底层存储技术进行构建:手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机、存储阵列、数据中心、汽车等

  • 一个专门的NVMe技术社区在维护现有规范的同时,开发新的创新

    • 已授权75项新技术提案

    • 已批准80项技术提案

    • 22项批准的ECN

  • NVMe起初是简短且简单的PCIe SSD规范,但现在已经发展成为近十项规范,支持所有主要传输方式、多个命令集,并标准化了存储的许多方面

    • 技术提案在批准后公开

    • 规范更新只是汇总了自上次规范更新以来批准的技术提案

SSD出货量


NVM Express(NVMe)对CXL的支持

演讲内容:随着CXL逐渐成为首选的内存接口协议,连接CXL内存和本地NVMe内存子系统(SLM)变得至关重要。SLM支持通过NVMe命令访问NVMe设备上的内存,这些内存随后用于运行计算程序的指令集。为了提升性能并开拓计算程序的新应用场景,通过CXL访问SLM是非常有益的。TP4184正处于开发阶段,它将支持使用主机管理设备内存(HDM)寻址,实现将SLM映射到主机物理内存地址空间。本次演讲将为您介绍这一开发工作的最新进展。

下载PPT:https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/02_Martin-and-Molgaard_NVMe-Support-for-CXL_Final.pdf


NVMe在Windows中的创新

演讲内容:本次会议将提供关于Windows对NVMe系列规范的支持的最新信息,介绍新功能,并为行业提供如何最佳利用现有功能和计划中的新功能的指导,特别是在设备电源管理和设备可靠性领域。

下载PPT:https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/03_Lee_Windows-Windows-Driver_Final.pdf


NVMe实时迁移、高可用性及事件通知特性

演讲内容:NVM Express主机管理实时迁移演讲提供了关于NVMe协议的详细信息,并定义了批准的TP4159 PCIe基础设施用于实时迁移。此次小组讨论将扩展对实时迁移的讨论,涵盖一些推动协议定义的客户使用案例。同时,还将概述支持的软件栈。

下载PPT
  • https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/04_Allison_Host-Managed-Live-Migration-Overview_Final.pdf

  • https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/05_Live-Migration-Panel_Final.pdf


可管理性增加高可用性和事件通知

演讲内容:NVMe-MI工作组为NVM Express管理接口规范修订版1.3新增了高可用性和异步事件通知功能。本次会议将展示如何通过SMBus/I2C管理双端口NVMe存储设备,同时演示BMC如何订阅并接收来自NVMe存储设备的异步事件通知,从而避免繁琐的轮询机制。

下载PPT:https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/06_Loewen_NVMe-MI-2.0-Updates_Final.pdf


---【本文完】---

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