NVMe 所处层次
NVMe是一种Host与SSD之间通讯的协议，它在协议栈中隶属高层。NVMe在协议栈中处于应用层或者命令层。
NVMe是为SSD所生的。NVMe出现之前，SSD绝大多数走的是AHCI和SATA的协议，后者其实是为传统HDD服务的。与HDD相比，SSD具有更低的延时和更高的性能，AHCI已经不能跟上SSD性能发展的步伐了，已经成为制约SSD性能的瓶颈。既然SATA接口速度太慢，我用PCIe好了，不过上层协议还是AHCI。AHCI只有一个命令队列，最多同时只能发32条命令。SSD需要PCIe，更需要NVMe。
NVMe 传输模型分类
主机和NVM子系统之间有两个定义的通信结构：
- 一个是基于内存的传输模型
- 一个是基于消息的传输模型。基于消息的传输模型有两种子类型：
- 仅消息传输模型
- 消息/内存传输模型
不同模型在命令、响应、数据传输方式的不同：
- 在基于内存的传输模型中，命令、响应和数据通过显式的内存读写操作在主机和NVM子系统之间输。
- 基于消息的传输模型是指在主机和NVM子系统之间发送包含命令胶囊和响应胶囊的消息。
- 在纯消息传输模型中，数据仅使用胶囊或消息在主机和NVM子系统之间发送。
- 基于消息/内存的传输模型使用消息和显式内存读写操作的组合来在主机和NVM子系统之间传输命令胶囊、响应胶囊和数据。数据可以选择性地包含在命令胶囊和响应胶囊中
NVMe 命令
NVMe制定了Host与SSD之间通讯的命令，以及命令如何执行的。
NVMe有两种命令
-
一种叫Admin Command，用以Host管理和控制SSD；
-
另外一种就是
I/O Command
，用以Host和SSD之间数据的传输。
- namespace 命名空间是主机可以访问的一组格式化的非易失性内存。与每个命名空间相关联的是在该命名空间上操作的I/O命令集。一个NVM Express控制器可以支持使用命名空间ID引用多个命名空间。
在NVMe 2.0规范中命令集分为了三种：
- Fabrics Command：fabric命令集命令用于特定于NVMe over fabric的操作，包括建立连接、NVMe带内认证、获取或设置属性。
NVMe 命令的发送
Host又是怎么把这些命令发送给SSD执行呢？
NVMe协议中的三种队列：Submission Queue （SQ），Completion Queue（CQ）和Doorbell Register （DB）
SQ和CQ位于Host的内存中，DB则位于SSD的控制器内部。
SSD作为一个PCIe Endpoint通过PCIe连着Root Complex （RC）, 然后RC连接着CPU和内存
NVMe 命令的处理
说，NVMe处理命令需要几步？答：八步：
第一步：Host写命令到SQ；
第二步：Host写DB，通知SSD取指；
第三步：SSD收到通知，于是从SQ中取指；
第四步：SSD执行指令；
第五步：指令执行完成，SSD往CQ中写指令执行结果；
第六步：然后SSD发短信通知Host指令完成；
第七步：收到短信，Host处理CQ，查看指令完成状态；
第八步：Host处理完CQ中的指令执行结果，通过DB回复SSD：指令执行结果已处理，