原文：
https://nvmexpress.org/wp-content/uploads/NVMe_Overview.pdf

翻譯：

Introduction

NVM Express?（NVMe?）是一種經(jīng)過優(yōu)化的高性能可擴(kuò)展主機(jī)控制器接口梯澜，旨在滿足基于PCI Express?的固態(tài)存儲的企業(yè)和客戶系統(tǒng)的需求揩页。NVMe從根本上為 non-volatile memory （NVM）技術(shù)構(gòu)建耕驰，旨在擺脫硬盤驅(qū)動器技術(shù)的黑暗時代痛悯。NVMe旨在為存儲設(shè)備提供高效的訪問听哭，這些設(shè)備使用 non-volatile memory 構(gòu)建，從今天的NAND閃存技術(shù)到未來更高性能的 persistent memory 技術(shù)西傀。

NVMe解決了幾個性能問題虏束，包括 bandwidth骤竹、IOPs 和 latency摔蓝。例如函卒，串行ATA的最大IOPs僅為200,000次慢，而NVMe設(shè)備已經(jīng)超過1,000,000 IOPs素邪。通過支持PCI Express和RDMA郑兴、Fibre Channel等傳輸技術(shù)腥泥，NVM Express可以支持比SATA或SAS更高的bandwidth（例如岩梳，PCI Express Gen3 x4提供4 GB/s）伯襟。最后猿涨，下一代memory技術(shù)的讀取訪問latency可能低于1微秒，需要簡化的協(xié)議姆怪，使端到端latency低于10微秒叛赚，包括軟件堆棧澡绩。

NVMe是存儲的全新架構(gòu)，從軟件堆棧到硬件設(shè)備和系統(tǒng)都是全新的俺附。

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History

最初的NVM Express工作組于2014年成立肥卡，并作為NVM Express，Inc.的組成部分事镣，負(fù)責(zé)開發(fā)NVM Express規(guī)范步鉴。該組織目前擁有100多家成員公司。有興趣加入的人可以訪問www.nvmexpress.org/join-nvme璃哟。

NVM Express規(guī)范的1.0版本是由業(yè)內(nèi)各成員公司合作開發(fā)的氛琢，并于2011年3月1日發(fā)布。規(guī)范的1.1版本于2012年10月11日發(fā)布随闪，1.2版本于2014年11月3日發(fā)布阳似。

2015年11月，發(fā)布了NVM Express管理界面規(guī)范（NVMe-MI）铐伴，為NVMe組件和系統(tǒng)提供帶外管理撮奏。NVMe-MI在所有NVMe設(shè)備和系統(tǒng)中提供了一個通用的基準(zhǔn)管理功能集，并提供了一個實現(xiàn)可選功能的一致方法当宴。命令包括查詢和設(shè)置配置畜吊、獲取子系統(tǒng)的健康狀態(tài)、固件管理即供、命名空間管理定拟、安全管理等于微。

NVM Express組織目前正在開發(fā)NVMe規(guī)范的1.3版本逗嫡，預(yù)計該規(guī)范將在2016年完成。1.3版本解決了移動設(shè)備的需求株依，需要低功耗和其他技術(shù)特性驱证。當(dāng)1.3版本完成時，NVMe將是從移動設(shè)備到數(shù)據(jù)中心存儲系統(tǒng)所有平臺上唯一可用的存儲接口恋腕。

為了實現(xiàn)共享存儲設(shè)備抹锄、擴(kuò)展到大量設(shè)備并延長距離，NVMe Express over Fabrics規(guī)范的工作于2014年開始荠藤。NVMe over Fabrics規(guī)范于2016年完成伙单，將NVMe擴(kuò)展到以太網(wǎng)、光纖通道和InfiniBand?等網(wǎng)絡(luò)中哈肖，不僅提供對單個NVMe設(shè)備的訪問吻育，還提供對NVMe存儲系統(tǒng)的訪問。

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NVMe Protocol Advantages

NVMe作為一種存儲協(xié)議淤井，從一開始就設(shè)計用于與non-volatile memory（NVM）一起工作布疼，包括當(dāng)前的NAND閃存技術(shù)和下一代NVM技術(shù)摊趾。因此，它不具有為硬盤驅(qū)動器設(shè)計的存儲協(xié)議的相同限制游两。

NVMe協(xié)議支持多個deep queues砾层，這是傳統(tǒng)的SAS和SATA協(xié)議的進(jìn)步。典型的SAS設(shè)備支持最多256個commands贱案，SATA設(shè)備支持最多32個commands在單個queue中肛炮。這對于硬盤驅(qū)動器技術(shù)是足夠的，但無法充分利用當(dāng)前和下一代NVM技術(shù)轰坊。

相比之下铸董，NVMe支持64K個commands每個queue和最多64K個queue。這些queue設(shè)計為I/O command和對這些command的響應(yīng)在同一處理器核上運行肴沫，并利用多核處理器的并行處理能力粟害。每個應(yīng)用程序或線程都可以擁有自己獨立的queue，因此不需要I/O鎖定颤芬。NVMe還支持MSI-X和interrupt steering（中斷引導(dǎo)）悲幅，從而防止在CPU級別出現(xiàn)瓶頸，并使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的可擴(kuò)展性站蝠。

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此外汰具，NVMe具有簡化和簡單的command集，使用的CPU指令數(shù)量不到SAS或SATA處理I/O請求的一半菱魔，提供更高的每個CPU指令周期的IOPS和更低的主機(jī)軟件堆棧I/O延遲留荔。NVMe 還支持reservations等企業(yè)功能和power management等客戶端功能，將提高的效率擴(kuò)展到 I/O 之外澜倦。

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Form Factors and Power Consumption

NVMe專注于存儲協(xié)議聚蝶，可在各種形態(tài)因素上使用，包括：
? M.2 form factor
? U.2 2.5-inch drive form factor (formerly known as SFF-8639)
? Add-in PCIe card (AIC)
NVMe power range涵蓋全功率企業(yè)設(shè)備到低功率移動設(shè)備藻治。NVMe還利用處理器電源狀態(tài)碘勉。
有關(guān)NVM Express，Inc.成員公司的NVMe產(chǎn)品信息桩卵，請訪問http://www.nvmexpress.org/products/验靡。

Operating System Support

NVMe支持以下環(huán)境。

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Storage Security

NVMe通過支持一個提供由Trusted Computing Group（TCG）和其他相關(guān)社區(qū)提供的安全功能的隧道協(xié)議來解決今天的數(shù)據(jù)隱私問題。

計劃為NVMe設(shè)備和系統(tǒng)提供的功能包括簡單的訪問控制钩乍、數(shù)據(jù)靜止保護(hù)辞州、加密擦除、清除級別擦除和其他功能件蚕。

有關(guān)NVMe存儲安全性的其他信息孙技，請參見Trusted Computing Group和NVM Express聯(lián)合白皮書：TCG Storage产禾，Opal和NVMe，網(wǎng)址為http://www.nvmexpress.org/white-papers/牵啦。

Conclusion

NVMe 在消費者和廠商中正迅速獲得認(rèn)可亚情。一些行業(yè)分析師預(yù)測，在未來幾年中哈雏，NVMe 將成為主導(dǎo)的存儲接口楞件。憑借其高性能和低延遲特性，以及幾乎適用于所有平臺裳瘪，NVMe 是一個改變游戲規(guī)則的技術(shù)土浸。

NVMe 是首次讓存儲設(shè)備和存儲子系統(tǒng)擁有與主機(jī)計算機(jī)不同的基本操作方式，這與任何以前的存儲協(xié)議都不同彭羹。簡化的指令黄伊、更低延遲的軟件堆棧、隊列的并行性和大隊列深度派殷，再加上專為非易失性內(nèi)存設(shè)計还最，提供了前所未有的 I/O 和吞吐量，并且具有史無前例的低延遲毡惜。

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