パッケージ探訪: libnvme

2024年11月16日
著者: 竹洞 陽一郎

はじめに

今回は、Slackware-currentで11/15に更新されたlibnvmeについてご紹介します。

libnvmeとは

libnvmeは、NVMeデバイスとのやり取りを容易にするためのオープンソースのCライブラリです。
NVMe（Non-Volatile Memory Express）は、SSDなどの高速ストレージデバイスのパフォーマンスを最大限に引き出すために設計されたインターフェース規格です。
このライブラリを使うことで、ユーザーや開発者はNVMeデバイスの情報取得、管理、パフォーマンス計測など、複雑な操作をシンプルに行うことができます。

Linux環境での利用が想定されており、NVMeの標準仕様に沿った高度な機能をサポートしています。

libnvmeの主な機能

libnvmeは、以下のような機能を提供しています。

NVMeデバイスの検出と管理

libnvmeを利用することで、接続されているNVMeデバイスを簡単に検出し、管理することが可能です。
例えば、デバイスの状態を確認したり、健康状態をモニタリングすることができます。

I/O操作のサポート

NVMeデバイスへのI/Oリクエストの送信を簡単に行えます。
これにより、データの読み書き操作やキューの管理が容易になります。

標準に基づく拡張性

libnvmeはNVMe仕様に準拠しており、標準コマンドセットのサポートはもちろん、ZNS（ゾーン名前空間）などの最新の機能にも対応しています。

nvmeコマンド

libnvmeには、nvmeというコマンドが実装されており、多種多様なサブコマンドが実装されています。

例えば、詳細なS.M.A.R.T(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)ログを取得するには、smart-logというオプションを使います。

sudo nvme smart-log /dev/nvme0

Smart Log for NVMe device:nvme0 namespace-id:ffffffff
critical_warning                        : 0
temperature                             : 37 °C (310 K)
available_spare                         : 100%
available_spare_threshold               : 5%
percentage_used                         : 0%
endurance group critical warning summary: 0
Data Units Read                         : 4751861 (2.43 TB)
Data Units Written                      : 5374489 (2.75 TB)
host_read_commands                      : 19291776
host_write_commands                     : 22572763
controller_busy_time                    : 89
power_cycles                            : 230
power_on_hours                          : 1702
unsafe_shutdowns                        : 38
media_errors                            : 0
num_err_log_entries                     : 497
Warning Temperature Time                : 0
Critical Composite Temperature Time     : 0
Thermal Management T1 Trans Count       : 0
Thermal Management T2 Trans Count       : 0
Thermal Management T1 Total Time        : 0
Thermal Management T2 Total Time        : 0

libnvmeのプラグイン

特定のベンダー固有の機能や特定のNVMe機能をサポートするために、プラグインが用意されています。

プラグインを使う場合、例えば、IntelのNVMeデバイスであれば、以下のようにして実行します。

sudo nvme intel smart-log /dev/nvme0

libnvmeのメンテナンス

libnvmeは、Metaのソフトウェアエンジニアである、Keith Busch氏を中心に開発されています。
Keith Busch氏は以下の経歴と実績を持っています。

• 10年以上NVMe Expressの開発に携わってきました。
• Linux kernelのNVMeドライバのコメンテナー（共同管理者）の一人です。
• NVMe仕様の策定と委員会プロセスにも貢献しています。
• QEMUのエミュレートされたNVMeコントローラーやnvme-cliなど、Linux上のNVMe関連プロジェクトの保守と貢献も行っています。

libnvmeのドキュメントは、Welcome to libnvme’s documentation!にあります。
ソースコードは、GitHubにあります。

libnvmeは、NVMe機能へのアクセスを提供するオープンソースライブラリとして開発されており、約20,000行のCコードで構成され、250の公開関数、900の定数を定義する200の列挙型、100の仕様定義構造体を含む大規模なプロジェクトとなっています。

Keith氏によるlibnvmeの解説動画はこちらで観ることができます。

まとめ

libnvmeは、NVMeデバイスの操作を簡素化し、効率的なストレージ管理を実現するための強力なライブラリです。
NVMeデバイスの性能を最大限に引き出すためには、このようなツールを利用して高度な管理・最適化を行うことが非常に有効です。
もし、NVMeデバイスを利用しているなら、libnvmeを活用してみてはいかがでしょうか。