NVM子系统架构 - ✅ 一、Command Capsule 与 Response Capsule 结构详解 (第32页)
你正在阅读 NVMe Base Specification 2.0b 第 2.2 尾段与 2.3 起始 的内容，我们来系统整理分析本节关键信息，帮助你深入理解 Command Capsule / Response Capsule 格式、SGL 使用、身份验证机制，以及 NVM 存储模型的基础结构。
✅ 一、Command Capsule 与 Response Capsule 结构详解
📦 1. Figure 9：Command Capsule 格式
┌────────────────────────────┐
│ Submission Queue Entry │ ← 固定 64B，NVMe 命令本体
├────────────────────────────┤
│ SGL(s) 或 Data（如存在） │ ← 可选字段（数据描述符或直接数据）
└────────────────────────────┘
N Bytes 总长度
- 命令（SQE）：NVMe 通用的 64 字节结构（例如 Read、Write、Identify 等）
- 可选段：
- SGLs（描述 Host 侧数据的存储地址和长度）
- 数据本体（若为小数据，可内嵌 capsule 内）
📨 2. Figure 10：Response Capsule 格式
┌────────────────────────────┐
│ Completion Queue Entry │ ← 固定 16B，NVMe CQE 响应结构
├────────────────────────────┤
│ Data（如存在） │ ← 可选，返回结果结构（如 Identify Data）
└────────────────────────────┘
N Bytes 总长度
- 完成项（CQE）：固定 16B，包含状态码、Command ID、SQ ID 等
- 可选数据：例如 Get Log Page 的响应数据块
✅ 二、SGL 用法限制与机制（在 NVMe-oF 中）
NVMe over Fabrics 下所有命令都必须使用 SGL（Scatter-Gather List）描述数据缓冲区。
🚫 不支持 PRP！
| 使用场景 | PRP | SGL |
|---|---|---|
| PCIe | ✅ 支持 | ✅ 可选 |
| Fabrics | ❌ 禁止 | ✅ 强制使用 |
🧱 SGL 的两种用途：
| 类型 | 描述 |
|---|---|
| Capsule 内 SGL | 指明数据就在 Capsule 中（例如小型命令参数结构体） |
| Capsule 外 SGL | 描述外部数据区域地址 + 长度（需通过 RDMA 或其他 NVMe Transport 机制传输） |
📌 每种 NVMe Transport Binding（如 TCP、RDMA）都定义了自己的 SGL 类型和限制。
✅ 三、身份验证机制（Authentication）
NVMe over Fabrics 提供两种认证方式，可单独或同时启用：
🧩 1. Fabric Secure Channel（传输层加密认证）
- 示例协议：TLS（见 §8.13.1）
- 特点：在建立连接前强制认证
- 认证后 → 才允许发送 Connect 或 Admin/I/O 命令
🧩 2. NVMe In-band Authentication（协议内认证）
- 认证过程通过 NVMe Fabrics 命令完成（如 AUTH_Send / AUTH_Receive）
- 在 Connect 命令成功后执行
- 认证完成前，仅允许发送认证命令，其它命令会被拒绝
🧾 谁告知你是否需要认证？
| 阶段 | 告知方 | 如何指示 |
|---|---|---|
| Discovery 阶段 | Discovery Controller | 指示是否必须建立 Secure Channel |
| Connect 响应 | 控制器 | 指示是否需要 NVMe In-band Authentication |
📘 安全控制细节请查阅 §8.13。
✅ 四、NVM 存储模型（开篇）
你刚进入的是 §2.3 NVM Storage Model 的开始部分，本节定义了 NVMe 存储系统的构成元素：
🔖 存储层级结构基础：
NVM Storage Model 包含以下关键实体：
- NVM Subsystem：最顶层逻辑实体，一个完整的控制器集合，管理命名空间与端口
- Domain：域，一个或多个控制器共享资源的最小单位
- （后续将介绍）
- Endurance Group：寿命管理单元
- NVM Set：来自某 Endurance Group 的子集
- Namespace：格式化后的存储空间，供主机访问（通过 NSID）
✅ 结构总结图（前半部分）
[NVM Subsystem]
│
├── [Port 0..N]
│ └─ 面向 Fabric，暴露 NQN + Port ID
│
├── [Controller 0..N]
│ └─ Admin + I/O + Discovery 类型
│
└── [Domain 0..M]
└─ 可包含多个 Namespace、共享一组控制器配置与状态
✅ 下一步推荐阅读章节
| 节 | 理由 |
|---|---|
| §2.3（继续） | 详细介绍 Domain、Namespace、Endurance Group 等分层 |
| §3.2 | NVM Subsystem 内部结构定义 |
| §4.2 | Capsule 结构 + SGL 格式图示 |
| §5.3 | Connect 命令结构 + AUTH 流程 |
| §8.13 | 认证机制实现与事件流程说明 |
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- 展示 SGL 描述结构和链式样例？
- 演示 Connect + AUTH 完整流程图？
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