NVMe架构与操作理论 - 第27页
你当前阅读的是 《NVM Express® Base Specification 2.0b》第 2 章（Theory of Operation）的延续部分，主要涉及：
- NVM Subsystem 的结构定义与控制器分工
- 传输模型分类图（Figure 4）：Memory-based vs. Message-based
- 命名空间与 I/O Command Set 的关联机制
- 命令分类结构图（Figure 5）：Admin, I/O, Fabrics Command Set 分类体系
我将继续用中文教学方式逐条带你深入解析，并结合图示进行知识融合。
✅ 一、NVM Subsystem 与控制器类型关系
An NVM subsystem is made up of a single domain or multiple domains...
🧩 总结重点：
- NVM Subsystem：控制器 + 非易失存储介质 + 命名空间 + 接口组合体
- 控制器（Controller）负责把存储介质映射给主机通过 Namespace
- Namespace 是 “逻辑视图” 的概念，不是物理划分！
⚠️ 特别说明：
- 不是所有控制器都绑定所有命名空间，可选挂载（Attach）
- 若一个 Subsystem 是 Discovery Controller，就不允许存在 I/O 或 Admin 控制器
📘 详见： - §3.1 控制器类型定义（Admin / I/O / Discovery） - §3.2.4 多 Domain 的组织形式（Domain = 状态/电源隔离单元）
✅ 二、传输模型分类（Figure 4）
Figure 4: Taxonomy of Transport Models
这是 NVMe 最核心的设计图之一，把传输机制分为三类：
| 模型类型 | 命令/响应机制 | 数据传输机制 | 举例 |
|---|---|---|---|
| Memory-based | Shared Memory（命令、响应和数据） | Shared Memory | PCIe |
| Message-only | Capsule（消息） | Capsule / Message | Fibre Channel, TCP |
| Message + Memory | Capsule（命令响应） | Memory DMA or Capsule | RDMA (InfiniBand / RoCE) |
✨ 特点解析：
- PCIe 的效率最高（全部共享内存），适合直连设备；
- Fabrics 如 TCP 虽然简单，但是消息模式，延迟略高；
- RDMA 是最强的远程传输（零拷贝 DMA），适合数据中心级部署。
✅ 三、命名空间（Namespace）与命令集（Command Set）
A namespace is a formatted quantity of non-volatile memory...
📦 Namespace 的重要属性：
| 特性 | 来源字段 |
|---|---|
| 支持的命令集（NVM / ZNS / KV） | Identify Namespace 中的 CSI（Command Set Identifier） |
| LBA 格式（512B/4KiB） | LBAF 表、FLBAS, MS, MC 字段 |
| 空间大小 | NSZE, NCAP, NUSE 字段 |
| 是否支持共享 | NMIC 字段 |
| 是否支持保护信息（PI） | DPC, DPS 字段 |
📘 命名空间是“逻辑卷”的映射，主机通过 NSID（Namespace ID）进行访问，每个 NSID 可视为一个独立逻辑磁盘。
🧩 命名空间对应命令集结构：
NVMe 允许一个控制器支持多个命名空间，而每个命名空间可能绑定不同的命令集：
- 标准 NVM 命令集（Read/Write）
- ZNS 命令集（顺序写优化）
- Key-Value 命令集（非结构化存储）
- Identify Namespace 会指出该 namespace 支持哪个 CSI（Command Set Identifier）
✅ 四、NVMe 三类命令结构图（Figure 5）
Figure 5: Types of NVMe Command Sets
三大命令集类别：
| 类别 | 用途 | 示例命令 |
|---|---|---|
| Admin Command Set | 管理类操作 | Identify, Set Features, Format NVM |
| I/O Command Sets | 数据访问 | Read, Write（标准 NVM）ZNS Append、KV PUT 等 |
| Fabrics Command Set | NVMe-over-Fabrics 特有 | Connect, Property Get/Set, Auth Send/Recv |
I/O Command Sets 内部包含多个子集：
- NVM Command Set（传统 SSD 访问命令）
- ZNS Command Set（顺序写命名空间）
- Key-Value Command Set（键值型存储结构）
📘 I/O 命令集由 CSI 值区分：
- 01h = NVM
- 02h = ZNS
- 03h = KV
✅ 总结知识点整合表
| 概念 | 中文解释 | 说明 |
|---|---|---|
| NVM Subsystem | 控制器+介质+命名空间 | 可以包含一个或多个 domain |
| Controller | 控制器，负责处理命令 | 包含 Admin/CQ + SQ 结构 |
| Namespace | 主机可访问的逻辑卷 | 可以是 NVM、ZNS、KV 等 |
| Transport Model | 命令与数据交互机制 | PCIe（内存型）、TCP（消息型） |
| Command Sets | 命令类型分类 | Admin / I/O / Fabrics |
✅ 下一步推荐阅读内容：
| 节 | 内容 | 理由 |
|---|---|---|
| §3.1 | 控制器类型详细定义 | 补充多控制器架构理解 |
| §3.2 | 命名空间、NVM Set、Endurance Group 结构 | 理解命名空间之间的逻辑映射 |
| §4.2 | Command Capsule 格式 | 理解命令 64B 内部结构 |
| §5.17 | Identify 命令详解 | 实际查看命名空间 + 控制器能力结构 |
| §8.1~8.2 | ANA、Boot Partition | 探索多路径 I/O 与引导机制 |
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