NVME-oF IP 设计2 ：设计之前的调研！

随着NVMe协议逐渐成为高性能固态存储设备的主流接口标准，基于NVMe SSD的本地存储系统在带宽和延迟方面已能够满足现代数据中心与高性能计算应用的需求。在此基础上，研究重点逐渐从本地存储性能优化转向如何通过高速网络实现远程NVMe设备访问，从而构建高性能网络存储系统。NVMe-over-Fabrics（NVMe-oF）通过在高速网络上传输NVMe命令，使远程NVMe设备能够以接近本地NVMe的性能被访问，因此成为当前高性能网络存储的重要技术路线。

在NVMe Host Controller方面，部分研究工作主要集中在基于FPGA的NVMe控制器设计与实现。此外，随着数据中心规模的不断扩大，多主机共享NVMe存储资源的需求逐渐增加。

在RDMA控制器方面，近年来国内外学者围绕RDMA网卡体系结构优化、协议栈硬件实现以及资源管理机制等方向开展了大量研究工作。总体来看，现有研究主要集中在RDMA控制器体系结构优化、协议栈硬件实现以及资源共享机制等方面，通过硬件加速和体系结构改进不断提升RDMA网络的吞吐能力和可扩展性。

在NVMe-oF性能特性分析方面，随着NVMe SSD性能不断提升，传统基于CPU的NVMe-oF协议处理逐渐成为系统瓶颈。新的研究除了从协议优化与硬件卸载外，部分研究还探索基于NVMe-oF构建共享存储系统。此外，一些研究关注NVMe-oF传输协议的优化问题。

综上所述，当前NVMe-oF网络存储系统的研究主要集中在以下几个方面：一是对NVMe-oF系统性能瓶颈进行分析并提出优化策略；二是针对多租户环境设计支持 QoS的I/O调度机制；三是利用SmartNIC或DPU实现NVMe-oF协议卸载以降低CPU开销；四是基于NVMe-oF构建新型共享存储架构；五是通过优化传输协议或用户态网络栈提升NVMe-oF网络传输效率。

本博客分享一种基于FPGA的NVMe-oF高速网络存储存储系统的IP 设计，它适合于解决高性能网络存储系统的需求。

图1 NVMe oF 架构示意图

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