Windows系統中NVMe技術創新

本文核心圍繞 Windows 系統對 NVMe（非易失性內存主機控制器接口規范）技術的更新、架構優化及未來規劃展開，詳情參考“FMS 2025NVMe Innovations in Windows”、《FMS 2025：CXL and AI合集》、《FMS 2025：CXL Infrastructure》。

一、Windows 11中的 NVMe 更新：動態鏈路速率管理（DLRM）

作為 2025 年初上線的新功能，DLRM 是一款 NVMe 設備的節能特性，通過調整 NVMe 設備使用的 PCIe 鏈路速率延長系統續航，核心設計包括：

1. 多功率模式策略：Windows NVMe 驅動提供三種鏈路速率管理模式 —— 默認平衡模式（實時監控鏈路速率使用情況，匹配吞吐量需求調整）、最佳性能模式（鏈路速率設為設備支持的最高代際）、最佳能效模式（鏈路速率固定為 PCIe 3.0）。
2. 速率調整邏輯：采用 “升速積極、降速保守” 的啟發式算法，避免頻繁速率波動影響體驗。
3. 啟用條件：需系統通過 ACPI _DSM 方法主動選擇開啟（可參考微軟官方技術文檔）。

二、Windows Update 中的 NVMe 技術支持現代化：原生 NVMe 架構

1. 架構重構目標：針對傳統存儲棧（依賴 Disk.sys、NVMeDisk.sys、StorNVMe.sys 等組件，基于 SCSI 協議適配）的性能瓶頸，重構 Windows 底層存儲棧，充分利用 NVMe 技術的多隊列特性，優化高性能存儲硬件支持。
2. 核心優勢：相比現有架構，新架構在 CPU 占用率、單設備性能、多設備性能擴展性上均有顯著提升。
3. 當前可用性：Windows Server 2025 的公開預覽版（通過 Windows Insider 計劃）已提供該 NVMe 驅動支持。
4. 性能實測：在 “4 塊 Solidigm D7-PS1010 磁盤 + Intel 雙路 Emerald Rapids 主機（208 線程、128GB 內存）” 的環境中，通過 Diskspd 4K 隨機讀測試（16 線程），與 Windows Server 2022（WS2022）相比：
• Windows Server 2025 + 原生 NVMe 架構的總 IOPS 達 13.4M，較 WS2022 提升 55.2%；
• 平均延遲降至 0.152ms，CPU 每 IO 占用降低 21.4%。

三、未來規劃：待推出的 NVMe 相關功能

1. 原生 NVMe 技術擴展：計劃將上述原生 NVMe 架構支持拓展至 Windows 客戶端系統，并聯合早期采用者，為其他 Storport 迷你端口（miniports）適配該架構。
2. NVMe over Fabrics（NVMe-oF）技術：Windows Server 預覽版已提供 TCP 和 RDMA 發起端（initiator）支持，目標滿足至少 NVMe 2.0 規范的兼容性要求。
3. 數據集管理（DSM）提示：Windows NVMe 驅動已更新，可對部分讀寫命令傳遞 DSM 提示，該功能已在 Windows 客戶端預覽版（Insider 計劃或生態合作伙伴計劃）中可用；目前正收集用戶反饋，若確認有用將增加更多 DSM 提示，以提升設備 IO 響應速度和使用壽命。
4. 啟動分區優化：將新增 IOCTL（輸入輸出控制代碼），用于開放 NVMe 設備的啟動分區功能。
   

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