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NVMe（Non-Volatile Memory Express）是一種新型的存儲(chǔ)設(shè)備接口協(xié)議，可以更好地實(shí)現(xiàn)FLASH芯片對(duì)電腦系統(tǒng)的通信。為了適應(yīng)這種協(xié)議，各大操作系統(tǒng)都推出了相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。本文主要介紹Linux下的NVMe驅(qū)動(dòng)程序的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
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一、NVMe介紹
NVMe是一種高效的芯片與機(jī)器之間通信的模型，它可以利用PCIe的高性能通信特性，達(dá)到更快地讀寫存儲(chǔ)芯片的效果。NVMe設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了計(jì)算機(jī)處理器的并行化，使得多個(gè)核處理器可以同時(shí)操作NVMe，提升了整體系統(tǒng)性能。
二、
Linux提供了NVMe驅(qū)動(dòng)程序，作為一種設(shè)備接口，這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可以支持各種存儲(chǔ)介質(zhì)，例如NVMe、SSD和HDD等等，因此它是Linux上的一款通用驅(qū)動(dòng)程序。
1. Linux NVMe 驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)
Linux NVMe驅(qū)動(dòng)程序的架構(gòu)主要分為以下幾個(gè)部分：
●Block層驅(qū)動(dòng)程序
該驅(qū)動(dòng)程序提供了對(duì)塊設(shè)備的磁盤訪問。Linux文件系統(tǒng)可以通過這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行讀寫操作。
●NVMe核心層驅(qū)動(dòng)程序
該驅(qū)動(dòng)程序建立了Linux內(nèi)核和用戶NVMe設(shè)備之間的通信。該NVMe核心層驅(qū)動(dòng)程序也包含了一些內(nèi)核態(tài)的維護(hù)功能，例如設(shè)備重置和I/O的隊(duì)列。
●NVMe和PCIe總線操作驅(qū)動(dòng)程序
這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序是用來和PCIe總線通信的，并且當(dāng)有NVMe設(shè)備插入電腦時(shí)，這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序也會(huì)響應(yīng)并查找相應(yīng)的設(shè)備。
2. Linux NVMe驅(qū)動(dòng)程序的使用
在Linux中，用戶可以通過以下兩種方式使用NVMe驅(qū)動(dòng)程序讀寫存儲(chǔ)設(shè)備。
●使用塊設(shè)備文件
當(dāng)用戶掛載介質(zhì)設(shè)備后，Linux會(huì)為存儲(chǔ)設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)塊設(shè)備文件，因此用戶可以通過塊設(shè)備文件來讀寫存儲(chǔ)設(shè)備，只需要使用標(biāo)準(zhǔn)的文件I/O接口即可。
●使用特定的命令行工具
對(duì)于NVMe設(shè)備特有的命令行工具，例如NVMe命令行、NVMe-CLI和普通閃存工具等等，用戶也可以通過這些命令行工具來操作NVMe設(shè)備，例如格式化NVMe設(shè)備、進(jìn)行數(shù)據(jù)擦除和寫入數(shù)據(jù)等等。
三、NVMe驅(qū)動(dòng)程序的性能測(cè)試
為了測(cè)試NVMe驅(qū)動(dòng)程序的性能，我們可以使用Linux內(nèi)核自帶的fio benchmark工具進(jìn)行性能測(cè)試。
在測(cè)試中，我們可以使用NVMe的全雙工I/O特性來進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試。并且當(dāng)我們測(cè)試數(shù)據(jù)讀寫操作的時(shí)候，速度長(zhǎng)期維持在幾百M(fèi)B/s到幾GB/s之間。
結(jié)語
本文主要針對(duì)Linux系統(tǒng)中的NVMe驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了詳細(xì)介紹，包括NVMe介紹、Linux NVMe驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)和使用、對(duì)NVMe驅(qū)動(dòng)程序的性能測(cè)試等等，希望對(duì)需要使用這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的用戶有所幫助。同時(shí)也希望我們可以在未來更深入地了解NVMe協(xié)議，并更加準(zhǔn)確地使用NVMe驅(qū)動(dòng)程序來提升系統(tǒng)I/O性能。
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主板上的M..2 接口也有兩種規(guī)格：一種為SATA總線，另一種為PCIEx2/x4 總線。安裝設(shè)置方法如下：
1、首先要確認(rèn)主板的M.2接口技術(shù)規(guī)格?？赏ㄟ^主板接口邊上標(biāo)識(shí)字符簡(jiǎn)單判斷，如下示例，凡標(biāo)有“32Gb/s”字樣，即為PCIE x4 規(guī)格。若主板沒有相應(yīng)標(biāo)識(shí)，可查看主板說明書得知；
2、而SSD卡盤一般在購買的時(shí)候，即可知道其技術(shù)規(guī)格。若為NVMe標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，必定是PCIE x4總線產(chǎn)品； 若為SATA總線規(guī)格的SSD卡盤（早期上市的產(chǎn)品），PCIE x4 總線接口是不能支持使用的；
3、當(dāng)SSD卡盤與接口插槽為同一技術(shù)規(guī)格，卡盤插入卡槽后，鎖固螺絲，即完成物理安裝；
4、NVMe標(biāo)準(zhǔn)的卡盤，新主板（Intel 100/200系主板）還需要在主板BIOS中，設(shè)置“使用（Enabled）”該SSD卡盤，即使用PCIE總線工作 。有些主板BIOS中沒有這一選項(xiàng)，設(shè)置為AHCI模式即可，NVMe控制器會(huì)在操作系統(tǒng)設(shè)備管理中出現(xiàn)；
5、注意事項(xiàng)：
① 安裝操作系統(tǒng)時(shí)，需要先安裝該卡盤的NVMe驅(qū)動(dòng)程序后，才能在SSD卡盤安裝系統(tǒng)；
② 市場(chǎng)上多數(shù)非零售版（OEM版本）NVMe 規(guī)格卡盤，沒有附帶驅(qū)動(dòng)程序，需要去其官網(wǎng)，查詢是否有相應(yīng)操作系統(tǒng)版本的驅(qū)動(dòng)程序下載；
③如果廠商不提供該型號(hào)卡盤驅(qū)動(dòng)程序，只能安裝內(nèi)箝NVMe驅(qū)動(dòng)程序的Win10操作系統(tǒng)。
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