從最早的HDD機械硬盤到SSD固態(tài)硬盤，是一個物理科學上的更迭。隨后，SSD硬盤普遍出現在人們的視野里，常用來打游戲，做運算以及需要快速存儲大量數據的場景。嚴格來講，NVMe是一個接口規(guī)范，而SSD是物理科學產物。SSD支持包含NVMe、PCI-E等多種接口協(xié)議，以滿足不同用途目的。

存儲是現代企業(yè)IT硬件的核心基礎之一。存儲系統(tǒng)所采用的數據存儲方式大致可分為DAS，NAS和SAN這幾種。 隨著基于NAND Flash的SSD的發(fā)展，傳統(tǒng)的SCSI協(xié)議已經制約了SSD在高并發(fā)和低延時上的繼續(xù)發(fā)展。

為了應對這種軟件協(xié)議上的制約，NVMe應運而生，其硬件上直接使用PCIe總線代替專用存儲總線，軟件協(xié)議上設計了高達65535個I/O隊列，每個隊列上65536個并發(fā)命令，極大的提升了存儲協(xié)議性能上限。

NVMe傳輸模型所示，每個NVMe host上都會有N個NVMe core，其中一個為管理相關的core，其余為I/O core，為了性能考慮，一般I/O core數量和當前系統(tǒng)中CPU數量相同。

每個Core上都配置有發(fā)送隊列和完成隊列，其用于給controller發(fā)送消息和接收controller消息。根據系統(tǒng)資源配置和應用負載要求，可以配置多個發(fā)送和接收隊列，每個core上支持配置成發(fā)送、接收隊列配對的方式，也支持多個發(fā)送隊列共享一個接收隊列的方式。管理隊列僅支持發(fā)送和接收配對的方式。

應用了NVMe協(xié)議后，單個SSD可以達到十幾萬，甚至幾十萬的隨機讀寫IOPS，這在SCSI時代簡直是不可思議的事情。然而，幸福的煩惱又產生了，單機軟件基本上不能消耗完這些性能，如何讓這些高性能的NVMe SSD在多個服務器之間共享成為了核心問題？

傳統(tǒng)的SAN存儲網絡，大部分都是基于SCSI協(xié)議發(fā)展而來，無論基于TCP的iSCSI，還是基于RDMA技術的iSER, SRP，都無法滿足當前NVMe SSD的性能要求，那么為什么不把如此高性能的NVMe協(xié)議應用于存儲網絡呢？

答案當然是肯定的，NVMe協(xié)議1.3中就規(guī)定了NVMe over Fabric相關協(xié)議內容。

什么是NVMe over Fabric

NVM Express over Fabric定義了一個基于NVMe塊存儲的通用軟件架構，其可以支持各種存儲網絡結構。簡單來講，NVMe over Fabric定義了一組協(xié)議，可以支持Fibre Channel, Inifiband, RoCE, iWARP這些存儲網絡：

當前NVMe over fabric支持的網絡結構，從軟件的實現上可以分為以下幾類：

• RDMA(包括Infiniband, RoCE, iWARP)
• Fibre Channel
• PCIe

盡管軟件上多種實現方式，NVME在抽象層定義了統(tǒng)一的數據消息格式，當給NVMe設備發(fā)送消息的時候，各種瑣碎的消息都被封裝在capsule里面統(tǒng)一發(fā)送，這樣可以提高傳輸效率和降低消息的平均延時。

NVMe的實際效用

而采用了該技術的PBData一體機，不僅僅具備常規(guī)意義上的SSD高速，更具有數據傳輸意義上的高速。

為什么這么講，因為常規(guī)的SSD復制操作消耗CPU和內存，而企業(yè)級的數據中心，在新一代的技術下，是顛覆傳統(tǒng)，極少占用資源，直接傳入存儲空間。

PBData數據庫一體機的基本配置

該設備是某航空采購的天璣眾多產品的其中一臺基本型，具備眾多超凡的基本能力：

用于高性能計算、熱插拔閃存、Infiniband網絡、RDMA 遠程直接存取數據的數據庫解決方案，提供高可用、易擴展、高性能的數據庫服務，適用于 OLAP、 OLTP 以及混合負載等各種應用場景下的極限性能需求，支持 Oracle 等各種主流數據庫。 

該航空公司采購的數十臺不同機型存儲矩陣，控制數千人在線延遲60ms內，其中TPM、TPS等提升性能3-4倍左右，高達傳統(tǒng)機型20多倍的IOPS將吞吐量連升3級，不僅滿足了現階段的業(yè)務需求，還極大的擴展了面向未來業(yè)務的處理能力