Notes about NVMe HMB(Host Memory Buffer)

本文将mark下NVMe HMB(Host Memory Buffer)的相关notes。

Background

现代固态硬盘(SSD)内部通常配备了一定容量的DRAM作为缓存，它的主要作用是存放FTL(Flash Translation Layer)映射表和其他临时数据，以加速SSD的数据处理效率。

FTL映射表记录了逻辑地址到物理地址之间的转换关系，因为NAND闪存的特性决定了其不能像传统硬盘那样进行直接的线性读写，必须通过FTL层来管理块擦除、页编程等操作。由于NAND闪存的每个块或页都有一个唯一的物理地址，当操作系统请求对某个逻辑地址进行读写时，SSD需要查询FTL表以找到对应的物理位置。如果FTL表能存储在快速访问的DRAM中，那么SSD就可以更快地完成地址转换，从而提高整体I/O性能。

在传统的SSD中，DRAM起着至关重要的作用，包括存储元数据、缓冲写入数据、合并短写入为长写入以及在SSD内部为了垃圾回收而移动数据等。由于NAND闪存与传统硬盘的工作机制有显著差异，DRAM有助于弥补两者间的交互问题，并优化整体性能。

DRAM-less SSD是一种不内置独立DRAM芯片的固态硬盘，它依赖于主机服务器的部分DRAM内存来执行原本由SSD内部DRAM承担的任务。这种设计的主要优点在于降低成本和降低功耗，尤其是在大规模数据中心用户中受到欢迎。