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随着SSD应用场景的不断变化、细分及相应技术的不断演进，SSD相关的协议、存储介质技术也在不断地更新迭代。本节将简要介绍SSD相关的标准协议、PCIe协议的演进及NAND技术的迭代情况。
SSD使用的上层协议由早期的AHCI和SCSI逐渐向NVMe（Non-Volatile Memory Express，是一种非易失性存储器协议）演进。
西部数据公司在1981年提出了SCSI协议，当时SCSI协议主要被用于连接磁盘驱动器、打印机等外设。中间经历了多个版本的迭代，SCSI-5于2003年推出，它支持更高的数据传输速度和更大的带宽。
SAS在2004年被提出，是一种基于SCSI的接口协议，它支持更高的数据传输速度和更大的带宽，同时也支持更多的设备类型和系统，因此SAS逐渐替代了SCSI。
AHCI（Advanced Host Controller Interface，高级主机控制器接口）是一种应用于SATA接口设备的标准接口协议，由Intel在2004年提出。初期的AHCI主要是为了提升SATA接口设备的性能，主要包括原生命令队列（Native Command Queuing，NCQ）和主机总线适配器（Host Bus Adapter，HBA）功能。在2005年的1.1版本中AHCI增加了SATA热插拔和电源管理等功能；在2010年的1.4版本中AHCI对SATA 3进行了支持；2012年的1.5版本中AHCI增加了对SATA节能模式（即Device Sleep模型，也称设备睡眠模型，简称DevSleep）功能的支持。
NVMe协议最早于2011年推出，旨在提高SSD的数据传输速度和带宽能力。2013年NVMe 1.0发布，该版本对PCIe总线进行了支持，可以说是一个划时代的开端。2014年的NVMe 1.1版本增加了对系统管理总线（System Management Bus，SMBus）的支持，实现了对SSD更好的管理和监控功能；2015年的NVMe 1.2版本增加了对多命名空间、多队列、多控制器的支持；2017年的NVMe 1.3版本增加了对多线程和非易失性内存、数据加密和命名空间管理的支持；2019年的NVMe 1.4版本增加了对ZNS（Zoned Namespace，分区命名空间）、P2P（Peer-to-Peer，点对点）和CDMI（Cloud Data Management Interface，云数据管理接口）的支持。同时，PCIe的迭代对NVMe的演进和发展起到了至关重要的作用。目前，NVMe SSD在市场上的占比稳步提升。
前文提到了SSD使用的一些常见数据通道，PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）就是其中主要的一种。特别是与NVMe的配合，让PCIe的迭代发展对SSD的性能起到了关键性的作用。
PCIe是一种高速串行计算机扩展总线标准，最初是由Intel于2001年提出的。迭代至今（本书完稿时），最新的版本是2022年发布的6.0版本。表1-2介绍了PCIe各个版本及它们所对应的x16通道下的速率。
表1-2 PCIe各版本简介
（续）
虽然目前PCIe标准已经发布到6.0版本，甚至正式的7.0版本标准也可能会在2025年发布，但是市场层面的普及还为时尚早。当前相对主流的平台，还是集中在PCIe 3.0和PCIe 4.0。甚至PCIe 3.0还在被更加广泛地使用，堪称PCIe家族的“老寿星”。目前各大SSD厂商发布的新品，基本都在朝着PCIe 5.0演进。随着数据中心和人工智能等技术的迅速发展，相信PCIe 6.0的普及也会被进一步加速。
表1-2提到了各个PCIe版本x16通道下的带宽。而NVMe SSD一般使用x4通道，所以我们需要实际做一下换算，如5.0的x4带宽为63/4，即15.75GB/s。
1984年，东芝（现在的铠侠KIOXIA）提出了“闪存”这一概念，并于1987年发明了全球第一个NAND闪存，但是，当时东芝押宝在DRAM业务上。20世纪90年代中后期，日本DRAM产业屡遭冲击，深陷政治与经济双重打压的“泥潭”。随后，东芝将DRAM业务出售给美光，重新押宝NAND赛道。
1991年，东芝发布了全球首个4Mb容量的NAND。紧接着，英特尔一年后发布了12Mb容量的NAND。两年后，三星也推出了自己的NAND，并且在1999年推出了首款1Gb NAND。2001年，东芝与闪迪也联合推出了1Gb MLC NAND。2007年，东芝再一次将2D NAND推向了3D时代，发布了基于BiCS技术的3D NAND。不得不说，智能手机的普及给NAND技术的发展“加了一把很旺的火”。
近几年，各大NAND厂商都在研究各自的堆叠技术，层数也越来越高。特别值得一提的是，国产NAND厂商长江存储异军突起，发展非常迅猛。表1-3简单列举了目前国际几大NAND厂商的技术发展史。
表1-3 各大NAND厂商技术发展史
（续）
除了NAND堆叠层数越来越高，另外一个发展方向就是存储单元表达的bit数越来越多。从最早期的单层单元（Single-Level Cell，SLC）、多层单元（Multi-Level Cell，MLC）逐渐发展到目前主流的三层单元（Triple-Level Cell，TLC）、四层单元（Quad-Level Cell，QLC）。而随着存储单元表达的bit数的增多，NAND的寿命也会在一定程度上相应减小。图1-5体现了NAND从1bit单元到4bit单元使用寿命的大致变化趋势。
图1-5 不同NAND寿命示意图
NAND的层数，对于测试人员来讲影响不是很明显。但是存储单元bit数，即SLC、MLC、TLC和QLC，对于测试设计的影响还是比较明显的。这会直接影响我们设计的数据写入方式和对应位置分布。此外，相应的一些固件功能（例如垃圾回收、上下电等）、稳定性、性能等的测试标准也会有所不同。
整体来看，NAND的技术迭代在朝着存储密度越来越高、成本越来越低、容量越来越大的方向发展，相应地在使用寿命上做了一定折中。
性能和功耗是SSD永远绕不开的关键指标，客户既想要高性能又想要低功耗。目前市场上性能比较优秀的Gen4 NVMe SSD的顺序读和顺序写基本能分别达到7 400MB/s和6 000MB/s左右。这个数据已经非常接近协议理论值了。功耗方面，有的盘能够控制在十几瓦的水平甚至更低。
当然，性能也并不一定是越高越有绝对优势，具体的我们还需要参考实际的业务需求。目前大多数的存储系统中，SSD的性能并不是主要瓶颈；相反，有的系统甚至用不满单盘的极限性能。所以，我们有时候也会在性能和成本之间适当地做一些平衡。
对于测试团队，我们不仅需要关注上面提到的一些基础性能指标，而且需要关注实际业务场景的性能表现和功耗表现。例如，某个盘可能顺序读写性能非常好看，但是随机性能就不行了；也有可能64KB的随机性能很好，但是4KB的随机性能就不太好了……这些都是有可能的。所以我们的测试不但要覆盖基础性能指标，还要有针对性地设计一些用例进行覆盖，不能被束缚在一些条条框框内。