NVME SAS SATA

HDD和早期SSD绝大多数都是使用SATA接口，跑的是AHCI（Advanced Host Controller Interface），它是由intel联合多家公司研发的系统接口标准。AHCI支持NCQ（Native Command Queuing）功能和热插拔技术。NCQ最大深度为32，即主机可以发最多32条命令给HDD或者SSD执行，跟之前硬盘只能一条命令一条命令执行相比，硬盘性能大幅提升。

这在HDD时代，或者SSD早期，AHCI协议和SATA接口足够满足系统性能需求，因为整个系统性能瓶颈在硬盘端（低速，高延时），而不是在协议和接口端。然而，随着SSD技术的飞速发展，SSD盘的性能飙升，底层闪存带宽越来越宽，介质访问延时越来越低，系统性能瓶颈已经由下转移到上面的接口和协议处了。AHCI和SATA已经不能满足高性能和低延时SSD的需求，因此SSD迫切需要自己更快、更高效的协议和接口。

AHCI在事实上，仅能支持一个（简单的）队列，队列深度最多为32——但SATA控制器并不一定被这些数字限制，实际上，AHCI只是SATA控制器的其中一种实现方法，在企业端上，实际上经常使用SAS控制器（HBA或者RAID Adapter）来连接。SATA（Serial ATA，串行ATA）协议与SAS（Serial Attached SCSI，串行附加SCSI。

历史上，SATA先于SAS出现，因此SAS最初就是基于SATA的1.5Gbps接口，同时，SAS规范里面也通过STP（SATA Tunnel Protocol，SATA隧道协议）在SAS架构里面传输SATA指令，从而完全兼容了SATA。因此，可以通过使用SAS控制器来突破AHCI SATA的局限，尽管每个SAS设备的每个端口都只支持一个队列，但这个队列深度可以达到256，并且这个限制并不作用于SAS控制卡，典型的SAS控制卡可以支持上千的队列，具体因实现而定。另外SAS控制器还可以突破AHCI控制器单个中断的限制。

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NVMe和PCIe

提到NVMe，必然是和PCIe联系到一起的。我们常说的NVMe SSD和PCIe SSD是一个东西么？

NVM Express（NVMe），或称非易失性内存主机控制器接口规范（英文：Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification，缩写：NVMHCIS），是一个逻辑设备接口规范。这是专门为闪存类存储设计的协议，主要用于通过PCIe总线与电脑连接的非易失性闪存设备。

NVMe还有个名字，叫NVMHCI。HCI？是不是有点耳熟呢？

对了，还有个AHCI。也就是高级主机控制器接口（英文：Advanced HostController Interface，缩写：AHCI）这是为主机和存储设备之间数据的交换设计的协议。主要通过SATA总线与电脑连接的硬盘设备。

简而言之，NVMe是跑在PCIe之上的；而AHCI是跑在SATA之上的。在这个描述场景下，可以简单认为PCIe和SATA是物理层，而NVMe和AHCI是协议层、应用层。

我们常说的固态硬盘（SSD）的接口有标准SATA接口、U.2接口（SFF-8639）、PCIe接口以及的M.2接口等。注意，这里说的接口是指物理上可见的端口形态，表征的是物理连接方式。即FormFactor。

因此，我们说NVMe SSD一定跑在PCIe协议总线上的。而跑在PCIe协议总线上的SSD不一定支持NVMe协议，在NVMe协议没有之前，就有基于AHCI协议的PCIe接口的固态硬盘。也就是说NVMe SSD的物理接口只能是M.2、PCIe接口、U.2接口。