實錘，PBlaze5實力演繹multiple namespaces 功能（下）

上篇文章介紹了一系列的基礎概念，並對Multiple namespaces的一些基本使用方法進行了介紹。這篇文章將繼續討論Multiple namespaces的優勢，並以PBlaze5為例解讀Multiple namespaces的使用和配置。

為什麼要用 Multiple Namespaces

看起來用法並不難，那麼使用Multiple Namespaces有什麼好處呢？簡單羅列幾個場景：

• 控制邏輯範圍
  可以在建立namespace時，確定利用的邏輯塊的範圍，有效控制使用者空間大小，甚至達到擴大OP，增加壽命的效果。
• 獨立無擾
  多個namespace之間的format格式、邏輯地址、IO路徑都是相互獨立的。比如，
  nvme0n1 format成512B的，nvme0n2 format成4096B的完全沒問題；
  nvme0n3支援資料保護，nvme0n4不支援資料保護，OK；
  nvme0n5做共享namespace，nvme0n6做私有namespace，也OK；
  …
  IO在每個namespace上都是相對獨立，互不干擾的，每個namespace的使用者都可以從0開始讀寫，但之間沒有任何干擾，資料沒有交集。放心大膽的trim一個namespace，另一個namespace繼續讀寫，高枕無憂。
• Dual Port
  multiple namespaces的private/shared namespace可以和雙埠結合，成為雙埠+多名稱空間應用場景，給上層應用提供更多可能。這也是PBlaze5的一個重要的功能。
  multiple namespaces的private/shared namespace可以和雙埠結合，成為雙埠+多名稱空間應用場景，給上層應用提供更多可能。這也是PBlaze5的一個功能。如下圖所示，NS A是portx的private namespace，NS C是porty的private namespace， NS B是portx和porty的shared namespace。
  
  
  雙埠 + Multiple namespaces
  雙埠與 Multiple namespace 結合之後，portx 可以訪問 NS A 和 NS B，porty 可以訪問 NS B 和 NS C，同時，portx 可以看到 NS C 但是不能訪問它，porty 可以看到 NS A 但是不能訪問它。可以說，我們從分開埠的角度對 MNS 多了一層保護和控制，我們從 MNS 的角度對埠多了一層擴充套件和保護，基於這兩個功能的強強聯合，為上層應用創造了更多高效安全的可能。

如何使用PBlaze5的multiple namespaces

既然 Multiple Namespaces 好處多多，讓我們用起來吧，用法也不難，以 PBlaze5 為例，慢慢道來。
讓我們先了解一下 NVMe 協議裡關於 Multiple Namespaces 的幾個概念。

• NSID
  -每個 namespace 都擁有自己唯一的 NSID。NSID 有效範圍：
  1 ~ NN。注：0無效。NN+1 ~ FFFFFFFEh無效。FFFFFFFFh表示廣播。
  如下圖所示：
  
• Active、Inactive、Allocated、Unallocated
  不要蒙圈，這跟 namespace 的建立和使用有關。當使用 Namespace Management command 成功建立了namespace 之後，namespace 就是 Allocated 狀態，表示這些邏輯塊已經劃給這個 NSID 的 namespace 了；那些沒有建立沒有分配的邏輯塊和 NSID 就是 Unallocated，很好理解。
  但是 Allocated namespace 還不能IO，還需要使用 Namespace Attachment command 掛到某個 controller 上，成為 Active namespace 才可以。所以，Active NSID 就是已經建立並且已經掛到某個 controller 上的 namespace 的NSID。
• Namespace Management command 和Namespace Attachment command
  NVMe協議規定了兩個admin命令，Namespace Management和Namespace Attachment，用以建立、管理namespace等操作。另外，Identify命令中也有對namespace的支援，比如獲取NSID列表、controller ID列表等。
  
  圖 3 - NVMe 1.3協議中兩個admin命令
  拿到一塊支援multiple namespace的SSD，比如PBlaze5，用支援這兩個admin命令的的工具，比如nvme-cli，就可以create、delete、list、attach、detach一個namespace了：
  
  圖 4 - nvme-cli中namespace命令
  命令不多，支援的內容還是很豐富的。比如create-ns命令，可以設定這個namespace的大小、格式化格式、資料保護能力、共享能力等。又比如list-ns命令，可以列出某個NSID之後所有有效的NSID，並可以分別列出Active、Inactive的namespace，方便使用者使用。再次宣告，經過細緻有效的測試，PBlaze5系列產品完全符合NVMe1.3協議之規定。
  再用PBlaze5舉個例子 —— 建立namespace舉例
  下面以在PBlaze5 U.2 4T上使用nvme-cli工具建立一個500GB的namespace為例。
  第一步，檢查SSD上剩餘空間是否足夠建立目標namespace。使用Identify命令檢視unvmcap的值可知剩餘可分配容量，單位是Byte。
  
  圖 5 - 使用Identify查詢unvmcap
  第二步:計算建立 500GB 的 namespace，是多少個LBA。執行create-ns命令時，NSZE和NCAP的單位都是指 LBA的個數，lba count和user capacity的關係符合JEDEC218A，公式如下：
  user capacity = (lbacount- 21168) / 1953504 當LBA size是512B
  user capacity = (lbacount- 2646) / 244188 當LBA size是4096B
  那麼，當想建立500GB的namespace，並且該namespace格式化為512B的sector size的話，size引數就設定為：21168 + 1953504 * 500 = 976773168。
  第三步:執行nvme create-ns /dev/nvme0 –s 976773168 –c 976773168 –f 0 –d 0 –m 1即可建立一個namespace。其中，-f 0設定了一個邏輯塊的大小是512Byte，PBlaze5還支援4096B等。
  第四步:執行nvme attach-ns /dev/nvme0 –n 1 –c 1即可將這500GB的namespace掛到controller 1上，這是執行IO的先決條件。
  第五步:如果作業系統支援Namespace Attribute Notices，那麼此時已經可以在系統中看到這個namespace並使用它了。
  
  圖 6 - 建立500GB namespace舉例
  經過兩篇文章的討論，可以發現Multiple namespaces是NVMe SSD一個非常基礎而重要的功能，是對SSD不同儲存單元進行差異化策略設定和操作的基礎。現在PBlaze5已經開始全面支援Multiple namespaces功能，使用者可以對不同的namespaces分別執行格式化等操作。未來基於Multiple namespaces還將有更多新的特性加入，使用者管理NVMe SSD也更加方便。

下面是Memblaze的技術文章合集：