1.用户态NVMe运维利器 -- SPDK NVMe 字符设备
2.NVMe内核驱动
3.三星NVMe固态硬盘驱动程序是驱动驱动什么？
4.nvme驱动是什么意思

用户态NVMe运维利器 -- SPDK NVMe 字符设备

       刘孝冬 Intel 高级软件工程师 专注于开源存储SPDK及ISA-L软件的开发。

       随着数据中心规模的源码不断扩大与延展，硬件设备的驱动驱动运行维护已成为信息技术企业与部门普遍重视的一环。随之而来，源码是驱动驱动庞大的IT运维工作量。实现硬件设备的源码lvs源码下载可维护，需要灵活高效的驱动驱动监控与管理工具。

       在Linux中，源码有诸多监控与管理工具助力设备运维，驱动驱动如hdparm、源码ethtool、驱动驱动SmartCTL等；也有很多简单易用的源码系统工具，如lspci、驱动驱动lsblk、源码iostat。驱动驱动对于目前部署量越来越大的NVMe设备，最通用有效的工具莫过于Nvme-cli。

       通过Nvme-cli，使用者可以获取NVMe设备记录的各种LOG；查询当前设备状态；获取设备本身以及内部Namespace的配置信息；设置设备的各项功能；以及对设备做重启与格式化。

       Nvme-cli在监控管理NVMe设备的主要过程，即是组织相关命令信息，通过对NVMe设备文件(/dev/nvmeX,/dev/nvmeXnY)发起IOCTL系统调用，将命令传入内核继而发送请求到NVMe设备上；待NVMe设备响应命令请求，发回响应后，再提取有效响应信息出来。因此，源码加入项目中Nvme-cli众多命令的普遍格式是：

       SPDK是一组用于编写高性能、可扩展的用户模式存储应用程序的工具和库。其基础是处在用户空间，轮询模式、异步、无锁的NVMe驱动程序。这为从用户空间应用程序直接访问NvmeSSD提供了零拷贝、高度并行的访问。在此基础上，SPDK还提供了完整的块堆栈作为用户空间库，该库能够执行与操作系统中块存储软件栈相同的许多操作，以及最上层的NVMe-oF、iSCSI和Vhost-user应用服务。

       伴随着SPDK日益广泛的应用，NVMe设备的监控管理成为一个必要的需求。即处在用户空间应用程序的NVMe设备，如何能被用户监控管理。尤其是要便捷、容易通用，那就要求Linux下常用的工具也能被SPDK所支持，尤其是Nvme-cli。

       之前，SPDK社区在Nvme-cli源码基础上，加入对特定于SPDK下NVMe设备的修改（github.com/spdk/nvme-cli...），使得Nvme-cli用在该类设备上。ntopng源码安装ubantu但该实现方式如同在Nvme-cli进程内启动了一个SPDK实例（如图1所示），难以被合并到Nvme-cli的主分支上。

       用户自己编译与使用的过程略显繁琐（spdk.io/doc/nvme-cli.html...）：

       由于类似SPDK版的Nvme-cli使用上的诸多不便，社区在寻找更佳的实现方式，来支持Linux上相关工具。

       在SPDK v. Release (spdk.io/release//...)中增加的一个新功能叫做NVMe字符设备 (NVMe character device)。它基于CUSE实现，可以在Linux内核中为NvmeController和Nvme Namespace创建对应字符设备节点(即 /dev/spdk/nvmeX,/dev/spdk/nvmeXnY)。Nvme-cli等工具可以无修改，直接使用这些模拟出的字符设备来监控管理SPDK下的NVMe设备。

       由于此功能目前被认为是实验性的功能，所以需要在configure的时候，显式指定使能nvme-cuse，即在编译SPDK NVMe 驱动时，加入基于CUSE字符设备的支持。

       SPDK为NVMe字符设备功能加入了两个RPC命令bdev_nvme_cuse_register与bdev_nvme_cuse_unregister。它们分别用于指定为某NVMe设备创建CUSE字符设备，和注销CUSE字符设备。当使用bdev_nvme_cuse_register RPC命令后，SPDK会通过CUSE在路径/dev/spdk下，为NVMe controller创建 /dev/spdk/nvmeX，并为其下Namespace创建 /dev/spdk/nvmeXnY，如图2。

       之后，可见路径/dev/spdk下出现SPDK创建的生活宝源码下载NVMe字符设备：

       nvme-cli使用指定的SPDK NVMe字符设备。目前，大多数的nvme-cli命令可以通过这种方式执行。

       nvme /dev/spdk/nvme0 []

       SPDK社区期望能够无缝地将当前流行的监控管理工具应用在SPDK下的NVMe设备上。当前实现的SPDK NVMe字符设备朝着这个目标迈进了一大步——诸多采用对NVMe字符设备路径文件发起IOCTL调用的工具和命令可以直接运行操作。

       但它的依旧存在诸多局限性：

       通过CUSE创建的NVMeNamespace路径文件属性是字符设备。但从常理上，其文件属性应该为块设备，例如Linux内核驱动创建的NVMeNamespace路径文件属性是块设备。虽然与IO命令不同，监控与管理操作不需要区分设备类型，但在Nvme-cli中如果操作设备指定的是NVMeNamespace文件，代码是存在多处诸如S_ISBLK这样的设备类型检查。

       以下两图分别是SPDK通过CUSE创建的NVMe设备文件，和内核驱动创建的NVMe设备文件，对比可见NVMeNamespace路径文件属性的不同。

       /proc/diskstats信息的缺失。诸多性能监控工具采用定期查看/proc/diskstats文件来获取存储设备的IO流量和负载情况。SPDK目前还未实现一个通用的信息注入方法，来将SPDK块设备或NVMe设备的相关信息实时写入/proc/diskstats。

       SPDK当前的获取设备IO流量和负载信息的方法，是通过SPDK RPC 方法bdev_get_iostat。

       /sys/block/目录下相关文件的缺失。部分工具，如lsblk，是auth2源码需要通过筛选读取/sys/block/目录下设备文件，来获取相关信息；对/sys/block/目录下设备相关的某些文件，写入内容，来操作设备。SPDK目前也没有实现简洁有效的方法，模拟导出自己的/sys/block/文件。

NVMe内核驱动

       驱动艺术：深入解析NVMe内核驱动的关键操作与功能

       NVMe内核驱动的核心在于高效地管理和控制高性能存储设备，它通过一系列精心设计的步骤实现数据传输和管理命令的交互。首先，驱动程序巧妙地利用 ioremap技术，将Controller的BAR空间映射至内核地址空间，为控制命令和IO操作提供直接通道，通过nvme_queue进行灵活的交互。

       设备探测过程中，驱动程序展示了其细致入微的步骤：

物理地址的分配与记录：在/proc/iomem和sysfs中，驱动程序精确地划分物理地址，确保数据访问的准确无误。

地址映射与MMIO访问：通过ioremap，驱动将物理地址映射到内核虚拟地址，实现内存直接访问，提高效率。

PCIe配置调整：启用内存和总线主控，确保控制器与系统的无缝连接。

DMA支持和中断处理：驱动向内核报告DMA功能，并为可能的错误提供及时报告，确保数据传输的可靠性和准确性。

初始化与配置：创建并配置admin queue，同时为中断处理和请求队列建立基础，为后续操作奠定坚实基础。

       在NVMe设备初始化过程中，admin qpair扮演了关键角色，驱动通过它向控制器发送管理命令，获取元数据并开启特性。例如：

RAB、CMIC、MDTS等元数据：驱动获取并发处理cmd数量、multipath访问控制、page传输大小等重要参数，为优化数据传输做准备。

NVM命令集元数据：通过nvme nvm-id-ctrl，驱动获取命令集描述符，NSID分批返回，每条描述符4KB大小。

NS元数据：如LBA格式、端到端保护、multipath访问策略等，为数据安全和多路径性能优化提供依据。

Feature Negotiation：通过set_features命令，协商队列数、异步事件通知、仲裁机制等特性，确保最佳性能和主机行为控制。

       在实际操作中，驱动程序还关注以下关键功能：

Keep alive机制：确保发起者能够及时检测到目标设备的断开，保证连接的稳定性。

qpair创建：驱动为IO操作创建专用的IO qpair，同时用admin qpair进行管理命令的交互，确保并发性和数据安全。

共享内存通信：通过qpair建立内存区域，支持驱动与控制器之间直接的PCIe内存写入，避免了额外的DMA开销。

NVMe-oF相关功能：如nvme_admin_keep_alive，检测目标设备的心跳，确保NVMe-oF连接的持久性。

异步事件通知：nvme_admin_async_event支持非阻塞模式，控制器在特定事件发生时通知驱动，进行请求重定向，提升处理效率。

       总的来说，NVMe内核驱动是一项精细而复杂的任务，它通过精心设计的步骤和功能，实现了高性能存储设备的高效管理和数据传输。每个环节都至关重要，共同构建了NVMe世界中的无缝连接与卓越性能。

三星NVMe固态硬盘驱动程序是什么？

       三星的NVMe固态硬盘驱动程序v3.3是专为三星SSD设计的高性能驱动，官方最新版本可供用户下载。这款驱动主要用于优化NVMe接口的固态硬盘性能，确保设备在Windows系统中的顺畅运行。下载地址包含在文中，文件大小为4.5 MB，适用于Windows 7、8.1和操作系统，需要与三星特定型号的NVMe SSD（如 PRO、 EVO等）搭配使用。

       驱动安装过程简单，只需按照指示安装，安装成功后，在设备管理器中会显示名为“Samsung NVMe Controller”的存储控制器。它不仅提升了SSD的读写速度，还与性能增强工具如SSD魔术师等兼容，能提供更多的功能和优化选项。

       对于驱动程序的要求，建议使用Intel Haswell Refresh处理器、至少2GB内存、MB可用磁盘空间，并确保BIOS版本为v2.3或以上。在安装时，确保您的NVMe SSD直接连接到CPU或M.2/PCIe插槽，且Windows操作系统不支持在PCH存储配置为RAID模式或启用NAND/storage remapping选项时从BIOS中加载驱动。

       此驱动程序支持多种英特尔的NVMe SSD型号，包括Px系列、系列、P系列和P系列，以及部分GB、GB和GB的规格。具体兼容型号详细列在文中，确保在下载和安装前核对您的硬盘型号是否在支持列表内。

       点击链接即可下载三星固态硬盘驱动NVMe Driver v3.3官方最新版，为您的三星NVMe SSD带来最佳性能表现。

nvme驱动是什么意思

       NVMe驱动，全称为Non-Volatile Memory Express驱动，是一种专门设计用于优化非易失性存储器性能的驱动程序。它旨在提供高带宽和低延迟的存储访问，特别是在云计算环境和数据中心中。由于Windows 7和8版本不直接支持NVMe技术，SM NVMe版本在这些系统下无法被正确识别，无法作为从盘使用。

       NVMe标准的目的是为了充分利用非易失性存储器在不同计算场景中的潜力，从移动设备到数据中心。它包含了NVMExpress接口，这是一种适用于PCIe扩展存储的寄存器接口和命令集，为操作系统提供了统一的驱动接口。此外，还有NVMe管理界面，它负责NVMExpress存储的带外管理，如通过BMC（Baseboard Management Controller）进行设备发现、监控和更新。

       NVMe架构的扩展形式，如NVMe over Fabric，更是将这一技术推向了新的高度。它允许通过不同的网络接口扩展NVMe协议，从而在大规模数据中心中实现高效、灵活的存储架构，进一步增强了全球数据中心的存储能力。

       总之，NVMe驱动是专为非易失性存储技术设计的高性能驱动，是现代数据中心和高性能计算环境中的关键组件，尤其在兼容性方面，NVMe标准和相关技术的出现，为存储性能的提升提供了强大的支持。