NVM Express （缩写NVMe ），或称非易失性内存主机控制器接口规范 （英語：N on-V olatileM emoryH ostC ontrollerI nterfaceS pecificationNVMHCIS 规范 。它是基於裝置邏輯接口的匯流排 傳輸協定規範（相當於通讯协议中的应用层 ），用于访问通过PCI Express （PCIe）总线附加的非揮發性記憶體 介质（例如採用快閃記憶體 的固態硬碟機 ），雖然理論上不一定要求PCIe匯流排協定。NVMe是一种协议，是一组允许SSD使用PCIe总线的软硬件标准；而PCIe是实际的物理连接通道。
NVM代表非揮發性記憶體（non-volatile memory）的首字母縮略字 ，这是固态硬盘（SSD）的常见的闪存形式。此規範主要是為基於快閃記憶體的存儲裝置提供一個低延時、內部並行化的原生界面規範，也為現代CPU 、電腦平台及相關應用提供原生存儲並行化的支援[ 1] 機械硬碟機 （HDD）時代的AHCI （SATA下的協議），NVMe/NVMHCI降低了I/O 操作等待時間、提升同一時間內的操作數、更大容量的操作隊列等。
依託於PCIe匯流排，NVMe裝置可適用於各種支援PCIe匯流排的物理插槽上，包括標準尺寸的PCIe扩展卡 （ 英语 ： Expansion card ） [ 2] U.2 物理連接界面（SFF-8639）的2.5英寸/3.5英寸標準尺寸固態硬碟機、[ 3] [ 4] SATA Express 匯流排（相容於PCIe）的裝置、M.2 規格擴展卡等。[ 5]
历史上，大多数SSD使用如SATA 、SAS 或光纤通道 等接口与计算机接口的总线 连接。随着固态硬盘在大众市场上的流行，SATA已成为个人电脑 中连接SSD的最典型方式；但是，SATA的设计主要是作为机械硬盘驱动器 （HDD）的接口，機械結構的HDD使用讀取臂做讀寫，與直接操作固態顆粒的SSD差異很大，并随着时间的推移越来越难满足速度日益提高的SSD。[ 6] 吞吐量 的限制。
在NVMe出现之前，高端SSD只得以采用PCI Express总线制造，但需使用非标准规范的接口。若使用标准化的SSD接口，操作系统 只需要一个驱动程序就能使用符合规范的所有SSD。这也意味着每个SSD制造商不必用额外的资源来设计特定接口的驱动程序。[ 7]
截至2014年9月，在光纤通道 （FC）上使用NVMe的新标准也正在开发。[ 8]
截止2018年，NVMe包含NVMe、NVMe-MI以及NVMe-oF（NVMe over Fabrics）三个细分协议，其中NVMe为主协议，规范了host对盘的读写、访问以及资源管理等功能，NVMe-MI主要包括带外管理相关的功能，NVMe-oF主要是基于NVMe的网络协议规范，可以将FC等网络协议与NVMe进行结合起来。同时，并且三个协议在协同演进，未来将会围绕NVMe形成一个从盘到存储系统的端到端生态。
[ 编辑 ] NVMe标准对比AHCI标准：
当数据从存储传输到服务器主机时，会进入一行或队列。传统的SATA连接只能支持一个队列，一次只能接收32条数据。而NVMe存储支持最多64000个队列，每个队列有64000个条目。 NVMe使用原生PCIe 通道，免去了SATA与SAS接口的主機控制器 与CPU通信所带来的延时。NVMe标准的延时只有AHCI的一半不到：NVMe精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器；而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成大概2.5微秒的延迟。 NVMe支持同时从多核处理器 接受命令和优先处理请求，这在企业级的重负载时优势明显。 NVMe加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能。设备从Power State 0闲置50ms后可以切换到Power State 1；继续闲置的话，在500ms后又会进入功耗更低的Power State 2，切换时会有短暂延迟。SSD在闲置时可以非常快速的控制在极低的水平，在功耗管理上NVMe标准的SSD会比AHCI SSD拥有较大优势。 2009年Intel开始着手寻找SATA 的替代方案。SATA作为串行接口，采用AHCI规范，其已经成为制约SSD速度的瓶颈。AHCI只有1个命令队列，队列深度32。而NVMe可以有65535个命令队列，每个队列都可以深达65536个命令。NVMe也充分使用了MSI的2048个中断向量优势，延迟大大减小。最新的版本是2.0c；最大带宽约为16GB/s。[ 9]
2018年，基于NVMe的SSD已经可以突破15TB可用容量，读带宽达到6GB/s，100万IOPS（4KB随机读），同时保证微秒级延迟。[ 10]
1.0e（2013年1月） 1.1b（2014年7月） 1.2（2014年11月）1.2a（2015年10月） 1.2b（2016年6月） 1.2.1（2016年6月） 1.3（2017年5月）1.3a（2017年10月） 1.3b（2018年5月） 1.3c（2018年5月） 1.3d（2019年3月） 1.4（2019年6月）1.4a（2020年3月） 1.4b（2020年9月） 2.0（2021年5月）[ 11] 2.0a（2021年7月） 2.0b（2022年1月） 2.0c（2022年10月） Linux內核的存儲控制堆疊中，NVMe的資料路徑、不同層面下多重內部隊列的位置[ 12] 9Front 2017年3月30日，NVMe驅動程式釋出並供使用[ 13] Chrome OS 2015年2月24日，加入NVMe驅動至內核和開機載入程式，可從NVMe裝置啟動Chrome OS[ 14] [ 15] DragonFly BSD DragonFly 4.6開始內建NVMe驅動程式[ 16] FreeBSD Intel贊助開發的驅動程式已內建於FreeBSD的head、stable/9分支中。[ 17] [ 18] [ 19] Haiku Haiku已有驅動開發時程，但是目前仍未完成[ 20] illumos illumos於2014年10月15日獲得驅動程式支援[ 21] iOS iOS 9開始支援，首款配備了NVMe介面的裝置是iPhone 6S /6S Plus ，也是首款採用NVMe的行動裝置。物理介面和UFS 相同的採用M-PHY PCIe 。接下來Apple 推出的iPad Pro 和iPhone SE 也採用了NVMe[ 22] Linux NVMe的驅動程式最早是英特爾提供的，適用於Linux的內核驅動程式模組。[ 23] [ 24] [ 25] Linux內核 的主線驅動程式當中，Linux內核3.3版開始內建支援而無需安裝額外模組。[ 26] NVMe采用了多队列设计，最高支持64k个队列。2014年1月19日的Linux內核 3.13版開始，block层增加了multi-queue block layer，这一模块可以充分利用多核CPU和底层高速SSD硬件资源，主机CPU的I/O提交队列可以与SSD侧的提交队列进行绑定，即是说每个CPU核可以与SSD硬件的队列进行1：1或者n:m（比值取决于硬件设计）进行配置。对上层应用仍然是通用的块接口。从应用的角度，在某一个CPU Core上产生的IO请求，中断也会在此CPU Core处理, 性能更优。在SSD性能不是瓶颈的情况下，应用的性能能够实现在多核环境下按照CPU Core的数量扩展，这点与AHCI的CPU单队列访问存储设备的机制有所不同。 2015年4月12日發佈的Linux內核 4.0版開始，VirtIO區塊層驅動程式，SCSI 驅動層（與SATA 驅動共用）、回環裝置 驅動（loop device ） UBI（unsorted block images ）驅動（供快閃記憶體實作區塊擦寫管理）以及RBD 驅動程式（which exportsCeph RADOS objects as block devices）都被修改，以適應及適配越來越多的NVMe裝置[ 27] [ 28] [ 29] NetBSD NetBSD在2016年的開發版本中初步支援NVMe。[ 30] OpenBSD OpenBSD的NVMe驅動程式自2014年6月開始，由此前開發並釋出USB 、AHCI 驅動程式的高級開發團隊負責。[ 31] [ 32] OS X/macOS Mac OS X 10.10.3（OS X Yosemite ）開始支援NVMe。蘋果公司的Retina MacBook 和2016年發佈MacBook Pro ，配備了使用NVMe的PCIe SSD作為主硬碟機使用。[ 33] Solaris Solaris自Oracle Solaris 11.2開始支援NVMe。[ 34] VMware 英特爾釋出了供VMWare使用的NVMe驅動程式，[ 35] [ 36] [ 37] Windows 微軟在Windows 8.1 和Windows Server 2012 R2 開始，原生支援NVMe裝置。[ 38] [ 39] Windows 7 和Windows Server 2008 R2 提供原生驅動程式支援（Windows 7與Windows Server 2008 R2預設不支援NVMe，需由使用者自行下載獲取）。[ 40] 除了微軟官方提供的驅動程式以外，OpenFabrics Alliance 也有維護一套開放原始碼的NVMe驅動程式，使用於Windows 7、8、8.1、10以及Windows Server 2008 R2、2012、2012 R2，這套驅動程式由數個加入了NVMe工作組的公司開發，包括IDT 、英特爾以及LSI 。[ 41] [ 42] NVM Express – scalable, efficient, and industry standard （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）LFCS: Preparing Linux for nonvolatile memory devices （页面存档备份 ，存于互联网档案馆 ）,LWN.net , April 19, 2013, by Jonathan CorbetMultipathing PCI Express Storage ,Linux Foundation , March 12, 2015, by Keith Busch
一般 标准 存储 外围 音訊 可移动 嵌入式 注：接口依大致速度增序排列，每节最后列出的接口应该是最快的
关键术语 闪存制造商 控制器開發商
固態硬碟制造商 匯流排及傳輸協定 外觀結構配置及 相关组织機構
