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

翻译：

Introduction

NVM Express®（NVMe™）是一种经过优化的高性能可扩展主机控制器接口，旨在满足基于PCI Express®的固态存储的企业和客户系统的需求。NVMe从根本上为 non-volatile memory （NVM）技术构建，旨在摆脱硬盘驱动器技术的黑暗时代。NVMe旨在为存储设备提供高效的访问，这些设备使用 non-volatile memory 构建，从今天的NAND闪存技术到未来更高性能的 persistent memory 技术。

NVMe解决了几个性能问题，包括 bandwidth、IOPs 和 latency。例如，串行ATA的最大IOPs仅为200,000，而NVMe设备已经超过1,000,000 IOPs。通过支持PCI Express和RDMA、Fibre Channel等传输技术，NVM Express可以支持比SATA或SAS更高的bandwidth（例如，PCI Express Gen3 x4提供4 GB/s）。最后，下一代memory技术的读取访问latency可能低于1微秒，需要简化的协议，使端到端latency低于10微秒，包括软件堆栈。

NVMe是存储的全新架构，从软件堆栈到硬件设备和系统都是全新的。

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History

最初的NVM Express工作组于2014年成立，并作为NVM Express，Inc.的组成部分，负责开发NVM Express规范。该组织目前拥有100多家成员公司。有兴趣加入的人可以访问www.nvmexpress.org/join-nvme。

NVM Express规范的1.0版本是由业内各成员公司合作开发的，并于2011年3月1日发布。规范的1.1版本于2012年10月11日发布，1.2版本于2014年11月3日发布。

2015年11月，发布了NVM Express管理界面规范（NVMe-MI），为NVMe组件和系统提供带外管理。NVMe-MI在所有NVMe设备和系统中提供了一个通用的基准管理功能集，并提供了一个实现可选功能的一致方法。命令包括查询和设置配置、获取子系统的健康状态、固件管理、命名空间管理、安全管理等。

NVM Express组织目前正在开发NVMe规范的1.3版本，预计该规范将在2016年完成。1.3版本解决了移动设备的需求，需要低功耗和其他技术特性。当1.3版本完成时，NVMe将是从移动设备到数据中心存储系统所有平台上唯一可用的存储接口。

为了实现共享存储设备、扩展到大量设备并延长距离，NVMe Express over Fabrics规范的工作于2014年开始。NVMe over Fabrics规范于2016年完成，将NVMe扩展到以太网、光纤通道和InfiniBand®等网络中，不仅提供对单个NVMe设备的访问，还提供对NVMe存储系统的访问。

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NVMe Protocol Advantages

NVMe作为一种存储协议，从一开始就设计用于与non-volatile memory（NVM）一起工作，包括当前的NAND闪存技术和下一代NVM技术。因此，它不具有为硬盘驱动器设计的存储协议的相同限制。

NVMe协议支持多个deep queues，这是传统的SAS和SATA协议的进步。典型的SAS设备支持最多256个commands，SATA设备支持最多32个commands在单个queue中。这对于硬盘驱动器技术是足够的，但无法充分利用当前和下一代NVM技术。

相比之下，NVMe支持64K个commands每个queue和最多64K个queue。这些queue设计为I/O command和对这些command的响应在同一处理器核上运行，并利用多核处理器的并行处理能力。每个应用程序或线程都可以拥有自己独立的queue，因此不需要I/O锁定。NVMe还支持MSI-X和interrupt steering（中断引导），从而防止在CPU级别出现瓶颈，并使系统能够实现大规模的可扩展性。

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此外，NVMe具有简化和简单的command集，使用的CPU指令数量不到SAS或SATA处理I/O请求的一半，提供更高的每个CPU指令周期的IOPS和更低的主机软件堆栈I/O延迟。NVMe 还支持reservations等企业功能和power management等客户端功能，将提高的效率扩展到 I/O 之外。

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Form Factors and Power Consumption

NVMe专注于存储协议，可在各种形态因素上使用，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涵盖全功率企业设备到低功率移动设备。NVMe还利用处理器电源状态。
有关NVM Express，Inc.成员公司的NVMe产品信息，请访问http://www.nvmexpress.org/products/。

Operating System Support

NVMe支持以下环境。

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正在进行的工作是扩展兼容性列表；有关 NVMe 驱动程序的更新信息可在 http://www.nvmexpress.org/drivers/上获得。

Storage Security

NVMe通过支持一个提供由Trusted Computing Group（TCG）和其他相关社区提供的安全功能的隧道协议来解决今天的数据隐私问题。

计划为NVMe设备和系统提供的功能包括简单的访问控制、数据静止保护、加密擦除、清除级别擦除和其他功能。

有关NVMe存储安全性的其他信息，请参见Trusted Computing Group和NVM Express联合白皮书：TCG Storage，Opal和NVMe，网址为http://www.nvmexpress.org/white-papers/。

Conclusion

NVMe 在消费者和厂商中正迅速获得认可。一些行业分析师预测，在未来几年中，NVMe 将成为主导的存储接口。凭借其高性能和低延迟特性，以及几乎适用于所有平台，NVMe 是一个改变游戏规则的技术。

NVMe 是首次让存储设备和存储子系统拥有与主机计算机不同的基本操作方式，这与任何以前的存储协议都不同。简化的指令、更低延迟的软件堆栈、队列的并行性和大队列深度，再加上专为非易失性内存设计，提供了前所未有的 I/O 和吞吐量，并且具有史无前例的低延迟。

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