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)
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 105 和 3.8.2.3 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?