命名空间管理 - 🧱 继续补充:Figure 105 — 垂直组织的 NVM 子系统结构分析 (第133页)
NVME2.0协议解读 1 min read

命名空间管理 - 🧱 继续补充:Figure 105 — 垂直组织的 NVM 子系统结构分析 (第133页)

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我们现在继续深入分析 《NVM Express® Base Specification, revision 2.0b》第122页 中描述的 Figure 1053.8.2.3 Horizontally-Organized Dual NAND NVM Subsystem 的内容,重点讲解容量配置结构和不同性能优化策略的物理组织方式。


🧱 继续补充:Figure 105 — 垂直组织的 NVM 子系统结构分析

✅ 对应配置结构:

在该垂直隔离的结构中,每个 NVM Set 独占通道,强调性能隔离,相互之间互不干扰。

🧩 容量配置结构说明:

  • Capacity Configuration Descriptor(容量配置描述符)包含:
  • 4 个 Endurance Group Configuration Descriptors
    • 每个 EG(Endurance Group)对应一个 NVM Set。
  • 每个 Endurance Group Descriptor 包含:
    • 一个 NVM Set Identifier
    • 一个 Channel Configuration Descriptor
    • 该通道下含 4 个 Media Unit Configuration Descriptors

👉 也就是说,系统共 4 个通道,每通道绑定一个 Endurance Group,每个 Endurance Group 专属 1 个 NVM Set,形成完全隔离的 1:1:1 映射结构。

🔍 特点总结:

组件 数量 特征
Endurance Group 4 每组绑定 1 个通道,4 个 MU
NVM Set 4 各自拥有独立带宽
Channel 4 每通道独占,不共享
Media Unit 每通道 4 个 被绑定在单一 EG + Set

🌈 3.8.2.3:水平组织的双 NAND NVM 子系统

这一部分引入的是一个更复杂的、兼顾高性能与高密度的架构。如下为详细解读。

📌 背景与目标

  • 应用背景
  • 使用的是 NAND Flash 介质;
  • NAND 可配置为多种工作模式,如:

    • SLC(单层单元):速度快,耐久性高,容量小;
    • QLC(四层单元):容量大,速度慢,耐久性低。
  • 性能目标

  • 为不同的性能目标提供分层存储支持
    • 小容量、高性能的 SLC NVM Set;
    • 大容量、低成本的 QLC NVM Set;
  • 实现带宽最大化,同时利用多通道并行访问优势。

🧩 Figure 106(示意)描述结构:

虽然图示未列出,但从描述可推断如下结构:

✅ 架构构想:

结构层级 描述
域(Domain) 单域结构
通道(Channels) 多个通道,每通道连接多个媒体单元
媒体单元(Media Units) 每通道挂载 NAND 器件
NVM Set 分配 根据 NAND 类型和目标用途分为 SLC Set 和 QLC Set
Endurance Group 分配 可根据耐久性特征(SLC/QLC)分别划分
配置方式 多个 NVM Sets 横向跨通道均衡布局,实现并行和分层性能

🧠 横向组织(Horizontally Organized)与前两个结构的对比:

结构类型 NVM Set 设计 通道/带宽使用 特征
Simple(Figure 104) 所有 MU 在一个 Set 中 全部共享带宽 最大带宽,无隔离
Vertical(Figure 105) 每通道一个 NVM Set 独占通道 完全隔离,带宽受限
Horizontal(Figure 106) 多个 Set 分布于多个通道 跨通道分配 带宽均衡、支持异质 NAND 类型

📝 教学总结与对比表格

项目 简单组织 垂直组织 水平组织(双 NAND)
结构形态 一个 EG + 一个 Set 4 个 EG + 4 个 Set 多个 Set 跨多个通道横向分布
性能目标 最大带宽 资源隔离 分层存储 + 高带宽
通道分配 所有通道共享 每个通道归一个 Set 不同 Set 横跨通道
NAND 类型 通常统一 通常统一 支持异构(SLC + QLC)
适用场景 高性能读写需求 多租户或 QoS 场景 写缓存 + 大容量冷数据共存场景

🚀 延伸学习建议:

如果你想进一步学习以下内容,我可以继续带你深入:

  • Capacity Configuration Descriptor 和其字段的结构化解析;
  • 如何在主机端配置带有多种 NAND 类型的容量(SLC/QLC 动态配置);
  • NVMe 层如何感知 Media Unit 组织、并优化请求调度;
  • 如何通过命令(如 Identify Namespace、Get Log)反映这些底层结构。

是否想继续进入下一节的具体字段描述,或对 Figure 106 展开结构还原?