近日，NVME协议组织为了解决这些性能问题并为供应商提供标准化机制，在其架构中集成优化的计算功能，开发了NVM Express® (NVMe®) 计算存储特性。

计算存储的核心特性包括两个命令集：计算程序集和子系统本地内存。

• 其中，计算程序集允许NVMe设备在非易失性存储器（NVM）子系统上操作数据，通过命令管理在设备上进行计算的程序。

• 而子系统本地内存则支持通过NVMe I/O命令经由NVMe传输协议访问NVM子系统的本地内存，同时还包含了读取、写入及复制用户数据到设备内存的新命令。

NVMe Express（NVMe）计算存储架构设计了一个包含多种类型命名空间的系统，这些命名空间各自具有特定的功能和用途：

1. 计算命名空间 (Compute namespaces)：这是新引入的一种命名空间概念，专为在存储设备内部执行计算任务而设计。计算命名空间中包含计算资源，允许直接在存储设备上进行数据处理，从而减少数据传输到主机CPU再返回存储设备的过程，提升整体性能和效率。

在NVMe计算存储子系统中，Computational Programs（计算程序）是一个关键特性，它们概念上类似于软件中的函数或算法模块。这些程序在执行时会接收参数，并在完成所有任务后结束运行。

• Load program：允许主机加载程序到计算命名空间中，这些程序可以是预置的或者由主机下载的。

• Activate program：激活已加载到计算命名空间中的程序，使其准备就绪以执行相应的数据处理操作。

• 通过计算命名空间索引访问：计算程序可以通过计算命名空间中的程序索引来寻址和调用。

• 全球唯一标识符识别：每个计算程序可能有一个全球唯一的标识符（Program Unique Identifier），确保了在任何环境下都能唯一地识别并调用特定的计算程序。

• 仅处理本地内存数据：计算程序只针对存储子系统内部的Subsystem Local Memory（SLM）中的数据进行操作，避免了频繁的数据迁移，从而提高了性能和效率。Create/Delete Memory Range Set (MRS)创建或删除内存范围集，这是一种定义了子系统本地内存（SLM）内特定内存区域的结构，确保只有指定范围内的数据可供程序访问，增强了安全性并优化了资源使用效率。

• 设备预定义与可下载性：计算程序可以是设备制造商预先内置在硬件中的固定功能程序，例如出厂时提供的压缩、加密等服务；也可以是由主机加载到计算命名空间中的可下载程序，这意味着用户可以根据需要动态添加新的计算逻辑。

• 资源限制性执行：一个计算程序可能只能在一个NVMe子系统内的一部分计算资源上执行，即并非所有计算单元都支持执行所有的计算程序。

• 实现方式多样性：计算程序可以在不同类型的硬件平台上实现，如专用集成电路（ASIC），这种情况下，计算逻辑直接固化在芯片内部；或者在CPU核心上执行，此时计算程序是以软件形式运行于处理器之上。

1. 内存命名空间 (Memory namespaces)：这也是新提出的命名空间类型，它为主机提供了访问NVM子系统内内存资源的接口。内存命名空间使用了新的“子系统本地内存I/O命令集”，并且与计算程序命令集相互作用，使得计算程序能够在SLM（Subsystem Local Memory）中执行。通过这个命名空间，可以实现对SLM的读写操作以及在不同命名空间间的数据复制，例如从NVM命名空间或其他内存命名空间向内存命名空间复制数据。

新引入的针对内存命名空间的子系统本地内存I/O命令集中包含了一系列新的命令：

• 内存读取（Memory read）和内存写入（Memory write）命令允许主机与SLM之间进行直接的数据读写操作。

• 数据传输命令支持主机内存与内存命名空间之间的数据交换。

• 内存复制（Memory copy）命令则用于将数据从非易失性存储命名空间（NVM namespaces）或其它内存命名空间复制到目标内存命名空间中。

在访问粒度方面，有以下特点：

• 主机对内存命名空间的访问是以双字（dword）为寻址单位和访问粒度的，这意味着主机每次操作都是按双字大小进行的。

• 而计算命名空间对SLM的访问则是基于字节（byte）寻址和字节粒度，具有更高的灵活性，可以更精细地定位和处理数据。