IEEE SGL与NVMe SGL的区别？

在HBA（Host Bus Adapter）驱动程序中，IEEE SGL（Institute of Electrical and Electronics Engineers Scatter-Gather List）和NVMe SGL（Non-Volatile Memory Express Scatter-Gather List）是两种不同的数据传输机制，它们均用于描述主机内存中分散的物理内存区域，以便在一次I/O操作中传输多个不连续的数据块。虽然它们的基本作用相似，但在原理和应用场景上有所区别：

IEEE SGL

• 原理：IEEE SGL通常是指在PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）体系结构中使用的一种数据传输技术，用于传统SCSI（Small Computer System Interface）或者其他存储设备。SGL由一系列描述符组成，每个描述符包含了内存区域的起始物理地址和长度信息，使得控制器可以访问非连续的内存区域。
• 应用场景：IEEE SGL广泛应用在各种支持scatter/gather功能的存储控制器上，例如某些HBA卡在处理SCSI、ATA、SAS等接口的硬盘I/O时，尤其是在处理大数据块传输、文件系统或数据库操作时，可以大大提高效率。

NVMe SGL

• 原理：NVMe SGL是NVMe协议专门针对非易失性内存设备（如NVMe SSD）定义的一种更为优化的数据传输方式。在NVMe协议中，SGL表现为Physical Region Page (PRP) List或SGL Descriptor List。PRP List由一系列物理地址组成，每个地址指向一个4KB对齐的物理内存页，而SGL Descriptor List则除了包含物理地址外，还包含每个内存段的长度信息，因此对于非4KB对齐的数据也能精确描述。
• 应用场景：NVMe SGL主要用于NVMe SSD的高性能读写操作，尤其在处理大量小型、非连续数据块或者需要跨多个内存页面的大数据块时，通过SGL能够减少数据预处理和内存复制，极大地提高了I/O性能和资源利用率。

总结起来，IEEE SGL和NVMe SGL都是为了提高数据传输效率而设计的，但NVMe SGL在NVMe SSD环境中进行了特别优化，能够更好地适应闪存存储设备的特性，并且在硬件层面提供了更多的灵活性和更好的性能。

NVMe（Non-Volatile Memory Express）协议对SGL（Scatter-Gather List）的优化主要体现在以下几个方面，使得它相比传统的IEEE SGL更适合NVMe SSD设备：

1. 物理区域页（PRP）列表：
   NVMe协议采用了PRP List，这是一种精简版的SGL，专为NVMe SSD设计。PRP List仅包含指向4KB对齐物理页的地址列表，每个条目都是一个64位物理地址，直接指向数据所在的物理内存页。对于连续的物理内存，这种方法极为高效，因为NVMe控制器可以直接通过硬件访问，无需额外的地址解析开销。
2. SGL Descriptor List：
   NVMe 1.1及更高版本增加了对SGL Descriptor的支持，它比基础的PRP List更灵活，每个SGL Descriptor不仅包含物理地址，还包含数据段的长度信息。这意味着NVMe可以处理非4KB对齐的数据，无需预先调整数据布局，从而适应更广泛的数据分布情况。
3. 硬件优化：
   NVMe SSD控制器硬件针对PRP和SGL进行了深度优化，能够快速、高效地处理这些列表，最大限度地减少CPU干预，提高I/O操作的性能。而传统的IEEE SGL在非NVMe环境下的实现可能需要更多的软件参与和间接寻址，从而导致性能下降。
4. 低延迟和高带宽：
   NVMe协议和SSD控制器设计紧密配合，利用PCIe总线的高速特性，加上SGL的优化，能够实现极低的延迟和高带宽的数据传输，这对于数据中心、高性能计算、云计算等场景至关重要，而在这些场景中，IEEE SGL可能无法提供足够的性能优势。

简而言之，NVMe SGL（包括PRP和SGL Descriptor List）是针对NVMe SSD固态存储设备的特性专门优化的数据传输机制，能够在硬件层面提供更强的性能和效率，优于传统的IEEE SGL在其他类型的存储设备上的应用。