HDD和早期SSD大部分使用SATA接口，正在運(yùn)行AHCI (Advanced Host Controller Interface)，這是由Intel與許多公司合作開發(fā)的系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)。AHCI支持NCQ功能和熱插拔技術(shù)。NCQ的最大深度是32，也就是在對(duì)HDD或SSD執(zhí)行最多32條命令的情況下，與以前的硬盤只能一條命令執(zhí)行相比，硬盤性能有了顯著的提高。

AHCI協(xié)議和SATA接口AHCI協(xié)議和SATA接口足以滿足系統(tǒng)的性能要求，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的性能瓶頸在于硬盤端(低速、高延遲)，而不是協(xié)議和接口端。但是隨著SSD技術(shù)的迅速發(fā)展，SSD磁盤的性能急劇上升，底層閃存帶寬越來越寬，介質(zhì)訪問延遲越來越低，系統(tǒng)性能瓶頸已從下面轉(zhuǎn)移到上面的接口和協(xié)議處。AHCI和SATA已無法滿足高性能、低延時(shí)的SSD需求，SSD迫切需要有更快、更有效的協(xié)議和接口。

在這樣的背景下，NVMe誕生了。09年下半年，在領(lǐng)先的大哥Intel的領(lǐng)導(dǎo)下，美光、戴爾、三星、Marvell等巨頭共同開發(fā)了一份專為SSD服務(wù)的NVMe協(xié)議，目的是使SSD不再使用老的SATA和AHCI。在工業(yè)存儲(chǔ)方面方面，崛起了Agrade睿達(dá)等一批優(yōu)秀的品牌。

NVMe是什么？NVMe是Non-Volatile Memory Express，是一種可在PCle接口上運(yùn)行的非易失性存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。在NVMe設(shè)計(jì)之初，PCIESSD的低延遲和并行性得到了充分利用，以及當(dāng)代處理器、平臺(tái)和應(yīng)用的并行性。與目前的AHCI標(biāo)準(zhǔn)相比，NVMe能帶來多方面的性能提高。NVMe是為SSD而生的，但并不局限于以閃存為媒介的SSD，也可以應(yīng)用于高性能、低延遲的3DXPoint等新媒體。

三星XS1715是第一款支持NVMe標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，于2013年7月發(fā)布。隨后推出了企業(yè)級(jí)NVMe標(biāo)準(zhǔn)SSD。2015發(fā)布Intel750，標(biāo)志著NVMe標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。

當(dāng)今市場(chǎng)上NVMeSSD產(chǎn)品很多，無論是企業(yè)級(jí)的還是消費(fèi)型的，如果說前些年的NVMeSSD還是陽春白雪，如今NVMeSSD已經(jīng)慢慢地進(jìn)人了。值得注意的是，NVMe在移動(dòng)設(shè)備上同樣擁有一席之地。從iPhone6s開始，蘋果的存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在NVMe協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)之上。將來的手機(jī)存儲(chǔ)方向，應(yīng)該不是UFS，不是eMMC，而是NVMe，等等看。

那NVMe到底有什么好的呢？它與AHCI相比有什么優(yōu)點(diǎn)？相對(duì)于NVMe和AHCI，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1.低時(shí)延(Low Latency)

造成硬盤存儲(chǔ)時(shí)延的三大因素:存儲(chǔ)介質(zhì)本身、控制器以及軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。

存儲(chǔ)介質(zhì)層面，閃存(Flash)比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤速度快太多了。控制器方面，從SATASSD發(fā)展成PCIeSSD，原生PCIe主控與CPU直接相連，而不像傳統(tǒng)方式，要通過南橋控制器中轉(zhuǎn)再連接CPU，因此基于PCle的SSD時(shí)延更低。軟件接口方面，NVMe縮短了CPU到SSD的指令路徑，比如NVMe減少了對(duì)寄存器的訪問次數(shù);使用了MSI-X中斷管理;并行&多線程優(yōu)化--NVMe減少了各個(gè)CPU核之間的鎖同步操作等。

2.高性能(High Performance & IOPS)

理論上，IOPS=隊(duì)列深度/IO延遲，故IOPS的性能與隊(duì)列深度有較大的關(guān)系(IOPS并不與隊(duì)列深度成正比，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中，隨著隊(duì)列深度的增加，IO延遲也會(huì)提高）。市面上性能不錯(cuò)的SATA接口SSD，在隊(duì)列深度上都可以達(dá)到32，然而這也是AHCI所能做到的極限。但目前高端的企業(yè)級(jí)PCleSSD，其隊(duì)列深度可能要達(dá)到128，甚至是256才能夠發(fā)揮出最高的IOPS性能。而在NVMe標(biāo)準(zhǔn)下，最大的隊(duì)列深度可達(dá)64K。此外NVMe的隊(duì)列數(shù)量也從AHCI的1，提高到了64K。

PCle接口本身在性能上碾壓SATA，再加上NVMe具有比AHCI更深、更寬的命今隊(duì)列，NVMeSSD在性能上秒殺SATASSD是水到渠成的事情。

3.低功耗(Low Power Consumption)

NVMe加人了自動(dòng)功耗狀態(tài)切換和動(dòng)態(tài)能耗管理功能。

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