对于那些需要更高性能存储的企业买家，他们可能想要开始与供应商确认他们支持PCIe 5.0和NVMe 2.0技术的计划。

NVM Express Inc.最近确定了非易失性内存规范的2.0版本，该规范有助于降低延迟并提高存储性能。新的NVMe 2.0功能包括针对键值(KV)和分区命名空间(ZNS)技术的命令集，这些技术可运行在PCIe、远程直接内存访问 (RDMA) 和TCP传输上。

从PCIe 4.0更新到PCIe 5.0互连使数据速率从每秒16 gigatransfers提升到32 GT/s，并且总带宽从接近64 GBps增加到128 GBps，具有16通道连接。额外的吞吐量对于计算密集型工作负载尤其有用，例如人工智能和机器学习(ML)。

2022年和2023年才会出现产品

但是企业IT部门仍然需要等待支持这些技术的产品的出现。例如，Marvell Technology Inc. 的第一批PCIe 5.0 SSD控制器今年才开始向客户提供样品，这距离2019年PCI-SIG发布 PCIe 5.0已经很久。Marvell公司发言人称，他们预计，在基于PCIe 5.0的服务器在2022年下半年和2023年实现量产之前，不会看到SSD使用其基于PCIe 5.0的Bravera SC5控制器。

英特尔在6月透露，其代号为“Sapphire Rapids”的下一代至强可扩展处理器（它将支持 PCIe 5.0）将于2022年第一季度投产，并从第二季度开始量产。AMD尚未确认其PCIe 5.0计划的细节。

这与PCIe 4.0的情况形成鲜明对比。在 2017年 PCIe 4.0 最终确定后，在2019年AMD的Ryzen台式机和Epyc服务器处理器就开始支持 PCIe 4.0，从而大幅超越英特尔。英特尔直到今年才推出支持PCIe 4.0的处理器。

Coughlin Associates总裁Tom Coughlin表示，尽管最初的 PCIe 5.0 产品可能会在 2022 年和 2023 年出现，但它们可能要到 2025 年或 2026 年才能进入大众市场。Coughlin 表示，他预计 NVMe 2.0 产品可能会在今年晚些时候开始出现，2022年会有更多产品。

半导体分析师兼 Objective Analysis 总经理 Jim Handy 指出，NVMe 2.0 超越了正常的演进变化，增加了对 ZNS 和键值存储的支持。他提醒说，基于 NVMe 2.0 的 SSD 将需要更改应用程序软件以支持 ZNS 和 KV 功能，以便为用户提供实质性的好处。

NVMe2.0变化

非营利性NVM Express Inc.（定义和管理 NVMe 技术的联盟）的发言人称，从好的方面来说，SSD制造商将能够开发单个设备，IT专业人员可以使用其中一个命名空间用于 ZNS 访问，另一个命名空间用于 KV 访问，还有一个命名空间用于对设备的基于 NVMe 的块访问。

该发言人表示，随着 2.0 版本的发布，NVM Express 组织将该规范分解为 NVMe Base 规范、命令集规范和传输规范，以支持新命令集和新传输的开发，而不会影响已经开发的那些。

多种传输规范还将允许设备以多种方式连接到主机服务器。例如，NVMe-over-Fabrics SSD 可以使用 NVM 命令集和 TCP 传输，或者 NVMe SSD 可以结合 NVM 命令集和 PCIe 传输。另一个 SSD 可以在 PCIe 上的不同命名空间上提供 ZNS 和 KV 命令集。

潜在ZNS好处

西部数据和微软率先将ZNS提案引入NVMe Express。ZNS命令集主要针对按顺序写入的应用程序，主机操作系统将数据放置在 SSD 上的独立区域中。NVM Express董事会成员同时也是西部数据行业标准主管Dave Landsman指出，主要好处包括减少过度配置，以实现更高容量，减少垃圾收集以促进更可预测的性能，并可能使用更少的DRAM和断电保护电容器来降低成本。

ZNS SSD已经在筹备中，特别是来自西部数据和三星。但西部数据云企业闪存营销高级总监Eric Pike表示，ZNS 将是一个“长期部署”，因为供应商正在努力整合软件堆栈开发与 ZNS 驱动器。

Pike强调说：“这两个部分需要结合在一起才能获得相应功能，”并指出 ZNS是“一种有效的数据处理方式”，具有用于事务性工作负载的结构化数据集。相比之下，KV专注于非结构化数据存储。

键值的好处

KV提案由三星和NetApp提交给NVM Express Inc.。KV的主要好处之一是更快地检索数据，基于一组用于识别数据的键。在KV之前，对象使用基于主机的转换层将对象标识符或密钥链接到一个或多个逻辑块。存储设备需要另一次转换才能从逻辑块到存储介质上的物理位置。 Bill Martin指出，KV 协议消除了对转换层的需求，提高了性能并减少了转换表的存储需求，Martin在各种SSD/IO标准委员会中代表三星，并且他还在NVM Express董事会。

Martin表示，KV最适用于数据库应用程序，例如 RocksDB 和 Ceph，并且无需在主机中进行转换，即可从KV设备存储和检索对象的分片。

NVMe 2.0 的另一个关键新增功能是支持 HDD，使用的命令集与整合的 I/O 堆栈中基于 NVMe的SSD相同。根据 NVM Express 董事会成员的说法，该规范增加了一点以将设备识别为旋转媒体，支持设备统计信息和带有特定于 HDD 信息的日志页面，并使主机服务器和主机应用程序能够确定特定应用程序的最佳媒体。

Coughlin 称：“拥有一套存储接口将简化系统集成和管理。”

但Handy说他认为HDD没有什么理由转向PCIe，他说这会限制旋转磁盘连接到计算机的方式。他说，现有的 HDD 接口已经支持最高级别性能-硬盘可以提供的水平。

基于 NVMe的HDD何时或是否会成为现实仍然是无法确定的问题。例如，东芝负责工程和战略规划的副总裁Raghu Gururangan 表示，东芝并没有计划其路线图提供 NVMe HDD。但是，他补充说，他们将参与标准流程，并密切监控 NVMe HDD 的市场部署情况。

更多NVMe 2.0功能

NVM Express组织强调的其他NVMe 2.0增强功能包括：

• Endurance Group Management，支持在SSD 内或跨SSD 创建NVMe 存储域，基于耐久性和服务质量特征。该功能可能有助于超大规模数据中心将域应用于特定应用程序。
• Simple Copy Command，用于将多个逻辑块复制到一个更大的连续块中，以潜在地减少写入放大并延长驱动器寿命。
• Command Group Control，用于在配置后保护SSD以及防止对驱动器的未经授权访问。
• Key per I/O，为应用程序提供一种机制，在其执行的每个I/O上设置安全密钥。
• Namespace Types，允许NVM、KV和ZNS命令集运行在不同命名空间（可能在相同驱动器），从而使不同的工作负载可运行在相同NVMe SSD。