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NVMe协议详解
资料介绍
一、NVMe协议的基本概念
NVMe（Non-Volatile Memory Express，非易失性内存 express）是一种专为非易失性存储设计的逻辑设备接口协议，基于PCIe总线开发，能够充分发挥固态硬盘（SSD）的高性能特性。不同于传统SATA接口使用的AHCI协议，NVMe从设计之初就适配了固态硬盘的并行访问特性，能够大幅降低存储访问延迟，提升IO读写性能。
二、NVMe协议产生的背景
在NVMe出现之前，固态硬盘普遍使用SATA接口配合AHCI协议。AHCI（高级主机控制器接口）是为传统机械硬盘设计的协议，机械硬盘本身的物理结构决定了其随机访问延迟高、并行访问能力弱的特点，因此AHCI协议设计时只支持单队列深度最多32个命令，无法满足固态硬盘低延迟、高并发的特性。
随着PCIe总线带宽不断提升，固态硬盘的读写速度瓶颈逐渐从存储颗粒本身转移到接口协议上：SATA3接口的理论带宽只有6Gbps，实际最大连续读写速度不到600MB/s，远不能发挥PCIe接口下高速闪存颗粒的性能。在这种背景下，2011年由英特尔、三星、美光等多家企业共同推出了NVMe协议，专门针对非易失性内存做协议优化。
三、NVMe协议的核心技术特性
1. 基于PCIe总线，高带宽
NVMe协议直接运行在PCIe总线上，能够利用PCIe的高带宽特性：PCIe 3.0 x4通道的理论带宽达到32Gbps，实际连续读写速度可以突破3GB/s；PCIe 4.0 x4带宽达到64Gbps，连续读写可以突破7GB/s；PCIe 5.0 x4更是达到128Gbps，连续读写速度可以突破12GB/s，远高于SATA接口的极限。
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