NVM Express （缩写NVMe ），或称非易失性内存主机控制器接口规范 （英语：N on-V olatile M emory H ost C ontroller I nterface S pecificationNVMHCIS 规范 。它是基于装置逻辑接口的总线 传输协议规范（相当于通讯协议中的应用层 ），用于访问通过PCI Express （PCIe）总线附加的非易失性存储器 介质（例如采用闪存 的固态盘机 ），虽然理论上不一定要求PCIe总线协议。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。
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NVM代表非易失性存储器（non-volatile memory）的首字母缩略字 ，这是固态硬盘（SSD）的常见的闪存形式。此规范主要是为基于闪存的存储装置提供一个低延时、内部并发化的原生界面规范，也为现代CPU 、电脑平台及相关应用提供原生存储并发化的支持[ 1] 机械硬盘驱动器 （HDD）时代的AHCI （SATA下的协议），NVMe/NVMHCI降低了I/O 操作等待时间、提升同一时间内的操作数、更大容量的操作队列等。
依托于PCIe总线，NVMe装置可适用于各种支持PCIe总线的物理插槽上，包括标准尺寸的PCIe扩展卡 [ 2] U.2 物理连接界面（SFF-8639）的2.5英寸/3.5英寸标准尺寸固态盘机、[ 3] [ 4] SATA Express 总线（兼容于PCIe）的装置、M.2 规格扩展卡等。[ 5]
历史上，大多数SSD使用如SATA 、SAS 或光纤通道 等接口与电脑接口的总线 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，机械结构的HDD使用读取臂做读写，与直接操作固态颗粒的SSD差异很大，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 只需要一个驱动程式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式。[ 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。
NVMe标准对比AHCI标准：
当数据从存储传输到伺服器主机时，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接口的主机控制器 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。装置从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内核的存储控制堆栈中，NVMe的资料路径、不同层面下多重内部队列的位置[ 12] 9Front 2017年3月30日，NVMe驱动程式发布并供使用[ 13] Chrome OS 2015年2月24日，加入NVMe驱动至内核和开机加载程序，可从NVMe装置启动Chrome OS[ 14] [ 15] DragonFly BSD DragonFly 4.6开始内建NVMe驱动程式[ 16] FreeBSD Intel赞助开发的驱动程式已内建于FreeBSD的head、stable/9分支中。[ 17] [ 18] [ 19] Haiku Haiku已有驱动开发时程，但是目前仍未完成[ 20] illumos illumos于2014年10月15日获得驱动程式支持[ 21] iOS iOS 9开始支持，首款配备了NVMe接口的装置是iPhone 6S /6S Plus ，也是首款采用NVMe的移动设备。物理接口和UFS 相同的采用M-PHY PCIe 。接下来Apple 推出的iPad Pro 和iPhone SE 也采用了NVMe[ 22] Linux NVMe的驱动程式最早是英特尔提供的，适用于Linux的内核驱动程式模块。[ 23] [ 24] [ 25] Linux内核 的主线驱动程式当中，Linux内核3.3版开始内建支持而无需安装额外模块。[ 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内核 3.13版开始，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单队列访问存储装置的机制有所不同。
2015年4月12日发布的Linux内核 4.0版开始，VirtIO区块层驱动程式，SCSI 驱动层（与SATA 驱动共享）、回环装置 驱动（loop device ） UBI（unsorted block images ）驱动（供闪存实现区块擦写管理）以及RBD 驱动程式（which exports Ceph RADOS objects as block devices）都被修改，以适应及适配越来越多的NVMe装置[ 27] [ 28] [ 29] NetBSD NetBSD在2016年的开发版本中初步支持NVMe。[ 30] OpenBSD OpenBSD的NVMe驱动程式自2014年6月开始，由此前开发并发布USB 、AHCI 驱动程式的高级开发团队负责。[ 31] [ 32] OS X/macOS Mac OS X 10.10.3（OS X Yosemite ）开始支持NVMe。苹果公司的Retina MacBook 和2016年发布MacBook Pro ，配备了使用NVMe的PCIe SSD作为主硬盘驱动器使用。[ 33] Solaris Solaris自Oracle Solaris 11.2开始支持NVMe。[ 34] VMware 英特尔发布了供VMWare使用的NVMe驱动程式，[ 35] [ 36] [ 37] Windows 微软在Windows 8.1 和Windows Server 2012 R2 开始，原生支持NVMe装置。[ 38] [ 39] Windows 7 和Windows Server 2008 R2 提供原生驱动程式支持（Windows 7与Windows Server 2008 R2默认不支持NVMe，需由用户自行下载获取）。[ 40]
除了微软官方提供的驱动程式以外，OpenFabrics Alliance 也有维护一套开放原始码的NVMe驱动程式，使用于Windows 7、8、8.1、10以及Windows Server 2008 R2、2012、2012 R2，这套驱动程式由数个加入了NVMe工作组的公司开发，包括IDT 、英特尔以及LSI 。[ 41] [ 42]
Compare: NVM Express . NVM Express, Inc. [2017-01-24 ] . （原始内容存档 于2017-02-07）. NVMe™ is designed from the ground up to deliver high bandwidth and low latency storage access for current and future NVM technologies. Keith Busch. Linux NVMe Driver (PDF) . flashmemorysummit.com. 2013-08-12 [2013-11-05 ] . （原始内容存档 (PDF) 于2013-11-05）. David Gwynne. man 4 nvme . OpenBSD man page. 2016-04-14 [2016-08-07 ] . （原始内容存档 于2016-08-21）. nvme(7D) . Oracle. [2014-12-02 ] . （原始内容存档 于2015-12-09）.存档副本 . [2017-08-22 ] . （原始内容存档 于2017-05-10）.
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 
