什么是主机内存缓冲区或 HMB NVMe SSD？

Host Memory Buffer SSD 是一项寻求一个主要目标的行业发展：最大限度地降低 SSD 成本。随着技术变得更加成熟，我们在过去一年中开始看到更多的 HMB SSD。在本文中，我们将介绍 HMB 基础知识，并说明为什么这是 NVMe SSD 在某些细分市场中的一项重要技术。

主机内存缓冲区 (HMB) SSD：基础知识

几代人以来，SSD 的驱动器内部都有 DRAM。在数据中心领域，这也是为什么我们看到几代 SSD 带有大电容器，以便在断电时为 DRAM 供电。这些功能会显着增加 SSD 的成本。

HMB SSD并不是我们见过的第一种无DRAM SSD，甚至是NVMe SSD。这方面的一个例子是，许多 SATA DOM 甚至在 HMB 之前就没有 DRAM。HMB 的不同之处在于性能优于之前的那些版本，并且它也被纳入了官方 NVMe 1.2 规范。

DRAM 几代人在 SSD 中执行的最重要功能可能是作为 L2P（逻辑到物理）表。这是一种映射表功能，可跟踪数据在 SSD 上的物理位置并为其提供逻辑映射，因此操作系统无需跟踪内部 SSD 数据移动。

通过将 L2P 表移动到主系统内存，HMB SSD 能够获得无 DRAM SSD 的成本优势，同时还保留了具有板载 DRAM 的 SSD 的大量性能。

这需要几个主要项目才能工作。首先，主机系统和操作系统需要支持 HMB 和 NVMe 1.2 规范。这是因为需要为这些任务分配主内存。其次，SSD 本身在其控制器和固件中需要 HMB 特定的功能。

这些函数的示例是 HMB 激活器和 HMB 分配器。HMB Activator 最显着的功能是处理 HMB SSD 的初始化。当主机系统要求 SSD 识别自己时，HMB 激活器通过发送 HMPRE 属性来标记它是 HMB SSD。从那里，SSD 和主机系统设置 HMB 结构。

在 HMB 分配器端，SSD 需要跟踪和管理它从主机系统请求的内存。在操作中，HMB 分配器做了很多工作。它具有分配和释放内存等功能，这些内存驻留在 PCIe 总线和主机系统的主内存中。如果 SSD 支持 HMB 快速写入缓冲区，那么控制器的 HMB 分配器也需要具有管理它的功能。

HMB 快速写缓冲器

HMB 的一个特点是驱动器可以包含一个快速写入缓冲区 (FWB) 作为 HMB 结构的一部分。其基本思想是，SSD 制造商可以利用主存的速度优势，将主存用作 NAND 设备的写入缓冲区。当数据从 FWB 刷新到 NAND SSD 时，这允许将数据写入 NAND 等功能更有效地与 NAND 的单元对齐。

缺点是数据安全。在当前的大多数系统中，主存储器是没有断电保护或 PLP 的易失性 DRAM。在数据中心 SSD 中，PLP 电路被添加到 SSD 中，因此 SSD 的易失性 DRAM 可以在断电时刷新到非易失性 NAND。

从理论上讲，像 NVDIMM 这样的技术和更奇特的技术，比如现在已经不存在的 Optane DIMM，可以提供这种类型的服务，而不会在电源事件期间丢失数据。这些技术通常比直接将 PLP 添加到 NAND SSD 成本更高。同时，数据中心的超大规模人员已经考虑有效地执行概念上类似的版本来管理庞大的 NAND 阵列。

至此，我们已经讨论了特性，但下一个问题是 HMB 为何存在。

为什么存在 HMB NVMe SSD

我们拥有 HMB SSD 的主要原因是成本，但也有其他影响。下面是一个项目 TinyMiniMicro 节点中的 HMB NVMe SSD 示例。在 1L 企业台式 PC 领域，拥有成本和功耗更低的 SSD，同时仍然能够销售 NVMe SSD 很重要。

可以看出SSD是M.2 2280或80mm型号。同时，它的尺寸仅为 80 毫米，因为要使用额外的 PCB 来到达现有的安装点。

可以想象，假设 SSD PCB 更小，外形尺寸会如何缩小。

最后的话

尽管业内许多人喜欢说 HMB SSD 与配备 DRAM 的替代品一样快，但事实并非如此。相反，这些通常被认为是一种有价值的技术，因为它从 SSD 中移除了 DRAM 封装，并且还可以减少驱动器的物理占用空间。

尽管如此，大多数主要制造商在市场上都有 HMB SSD，因此我们预计会在一段时间内看到这项技术。随着服务器进入 CXL 时代并且系统中相对刚性的内存结构变得灵活，这也将变得更加有趣。