前面写了那么多铺垫，其实是为了引出阿呆的老关系户韩国科学家提出的一个用户态NVMe架构：NVMeDirect，你终于明白标题的意思了吧？论文标题和作者如下，没兴趣看英文原文的人就看阿呆慢慢给你讲吧。
特点
相比SPDK，NVMeDIrect有以下特点，按作者的说法是优点：
- 和传统内核态驱动共存，比如内核驱动使用SSD的一个分区，用户态驱动使用别的分区，反正大家划分地盘，自己种自己的地。
- 在命令队列，IO回调，IO调度，缓存等方面进行了优化。IO可以根据自己的特点选择不同的策略，比如对延迟要求高，就自己搞一个队列，发完命令一直轮询读结果。还可以搞一个高优先级队列，数据库的日志就可以放到这个队列，提升性能。
架构
如下图，Admin Tool是管理工具。当一个用户线程发起IO命令，命令就传到内核态，内核驱动为它建立发送队列和完成队列以及Doorbell，并把内存地址用dma common mmap()函数映射到用户态地址空间，完成这些初始化工作后，用户态程序后面就能跳过内核直接往自己的地址读写来发送命令，接收结果。
IO结果使用轮询方式读取。
还提供了各种接口，如下图。
发送命令的工具叫做Handle，每个handle可以有不同的特性，比如Cache，IO调度和完成等，这样就可以根据Handle对IO进行分组。1个Handle可以分到不同队列，比如读写分开。也可以多个线程都绑到1个队列上。
性能测试
如下图，看得出来，SPDK和NVMeDirect其实差不多，因为都是用户态的，内核态多了一个内核层的消耗。
再来看看轮询周期与IOPS的关系，如下图，明显，IO数据块越小，需要的轮询周期越短，数据块大了之后，轮训周期可以长一点，节省CPU。
延迟也是个重要的指标。NVMeDirect是用户态的，所以节省了内核态的消耗，延迟照理说会好很多，下面的表格也证实了这个想法。
阿呆的思考：优缺点
其实用户态NVMe SSD驱动优势挺明显的，就是性能好，延迟短，为什么，因为省掉了Linux IO Stack的一层层消耗。如下图，传统用户态程序要读写，要基于文件，然后到内核态，通过文件系统，块设备驱动，再发到物理设备。NVMeDirect或者SPDK是用户态程序直接发IO到物理设备，延迟大为缩短。
但是缺点也很明显，就是不通用。以前的架构用不了了，以前是基于文件系统的，而文件系统位于内核态，全放到用户态后文件系统就没用了。需要自己开发一套程序，所以适合有开发能力，又愿意花时间去测试，慢慢搞稳定的项目。
引用
