儲存技術對比：NVMe與SATA孰強孰弱？

　　快閃記憶體的效能表現，可以說對得起它的名號了，但是它的速度還是有提升空間的，特別是在資料中心領域。

　　為了追求更快的儲存效能，企業對NVMe越來越感興趣。這是一項“快閃記憶體友好型”技術，可以極大地固態硬碟(SSD)的讀寫效能，提升其能力。那麼，它對SATA來說意味著什麼?

　　讓我們來看看專業人士都需要了解的，關於NVMe和SATA之間的“愛恨糾纏”。

　　NVMe是什麼?

　　NVME是一個主機控制器介面規範，它使用PCI Express (PCIe)匯流排將SSD連線到伺服器。這項技術是由NVM Express公司開發的。NVM Express是一家非盈利行業協會，得到了思科(Cisco)、戴爾(Dell)、NetApp、希捷(Seagate)和西部資料(Western Digital)等領先IT公司和儲存供應商的支援。

　　NVM Express公司解釋說:

　　“該介面提供了優化的命令問題和完成路徑。它通過支援到裝置的單個I/O佇列中的最多64K命令來支援並行操作。此外，還增加了對許多企業功能的支援，如端到端資料保護(相容T10 DIF[資料完整性欄位]和DIX[資料完整性擴充套件]標準)、增強的錯誤報告和虛擬化。”

　　NVMe解決了基於快閃記憶體的儲存與遺留資料傳輸技術發生衝突時出現的一個問題:瓶頸。

　　從本質上講，為磁碟而設計的儲存介面和匯流排結構已無法跟上SSD的腳步。當使用具備功能強大的多核處理器和大量RAM的伺服器時，如果仍然要浪費大量時間等待資料傳輸，顯然不是一個明智的選擇。

　　NVMe拯救世界。與SATA相比，它可以以極快的速度和更低的延遲載入資料，提供快速的效能，並使企業能夠平滑執行曾經可能會隨時停頓的儲存工作負載。

　　在效能方面，NVMe是一個規則的改變者，但它無法擔保更快的快閃記憶體效能。在採取行動之前，儲存管理人員會希望完成他們的工作，並對技術進行改進，以確保它很適合他們的IT目標。他們可能會發現其他的因素是瓶頸效應和效能的影響。

　　NVMe SSD可從許多供應商處獲得，包括英特爾、美光、三星和西部資料。安裝選項包括M.2和2.5英寸的U.2，當然還有PCIe卡。

　　SATA是什麼?

　　SATA(Serial Advanced Technology Attachment，序列高階技術附件)是用於連線ssd、硬碟驅動器(HDD)和光碟機的PATA匯流排介面的繼承者。任何熟悉電腦的人都會記得，SATA介面的佈線與PATA相比，更容易操作。

　　不過，除了更整潔、更易於管理的佈線外，SA他的故事還有更多內容。

　　自從SATA在2000年問世以來，該標準經歷了多次效能改進。例如，SATA I或1.0能夠以高達15mb /s的速度傳輸資料。到SATA III，則可以達到600 MB/s的速度。

　　還有2013年推出的3.2修訂版，在SATA Express聯結器規格(不要與eSATA混淆)中同時支援SATA和PCIe，其設計速度為1,969 MB/s。儘管紙面上看令人印象深刻，但行業在很大程度上跳過了SATA Express。

　　SATA還支援熱插拔，這意味著可以將SATA儲存裝置插入或從系統中移除，系統通電後仍能正常執行，這是其前身PATA所不具備的功能。它還使用高階主機控制器介面(AHCI)介面，該介面允許使用本機命令佇列(NCQ)，這是一種提高效能的驅動器優化技術，且提供前面提到的熱插拔功能。

　　該標準由2004年成立的非營利組織SATA- IO維持，支持者包括AMD、戴爾、惠普、英特爾、美光、希捷和其他許多大型IT公司。

　　NVMe和SATA有什麼不同

　　在這些首字母縮略詞的背後，存在著顯著的差異，以重塑企業資料儲存環境。

　　·NVMe：只有快閃記憶體需要使用

　　傳統的HDD不在其列。機械磁碟對於快閃記憶體優化介面來說是太慢了。不過，SATA可以同時應用於SSD和HDD。

　　·效能問題

　　SATA SSD的儲存效能可能比HDD的同類產品要好，但NVMe SSD可以明顯地超越它們。

　　SATA III以600 MB/s的理論速度執行，不過與此介面相連的SSD通常不能達到該水平的資料吞吐量。一個7200 RPM的SATA HDD，也只能達到SDD的一小部分，提供100MB/s的速度。

　　最近，三星釋出了消費者級NVMe SSD，三星970 PRO NVMe和970 EVO NVMe。在測試中，兩者的讀取速度都達到了3500 MB/s。在向SSD寫入資料時，970 PRO超過970 EVO，速度分別為2,700 MB/s和2,500 MB/s。

　　·有利的並行性

　　定義NVMe的另一個特徵是它的並行性。正如本文開頭所提到的，NVMe的佇列深度，或每個佇列命令容量為64K，甚至支援64K佇列。SATA只處理一個命令佇列，佇列深度為32。

　　通過在PCIe匯流排的通道上並行地啟用大量的IO(輸入/輸出)操作，這種方法可以很好地用於多核處理，減少瓶頸，並保持資料快速進出現代CPU。它與快閃記憶體在隨機訪問操作方面的資質相吻合，從而導致整體效能的快速提高。

　　·SATA是持久、經濟

　　SATA已經制定得很好了，看起來不會很快消失。

　　隨著時間的推移，SSD和HDD製造商都繼續支援高容量驅動器的標準。它們通常也比NVMe便宜。

　　最後，NVMe可能會有些過頭。除了業務關鍵型應用程式和事務密集型資料庫之外，對於那些不希望利用該技術的高效能功能的應用程式，使用者可能很難證明NVMe的成本是合理的。

　　NVMe和SATA將平價?

　　雖然NVMe的價格持續下跌，但SATA SSD通常會更低一些。

　　以之前的三星970 PRO NVMe為例。512 GB的消費級SSD版本零售價為249.99美元，而廣受好評的三星860 Pro 2.5英寸SATA SSD的零售價為214.99美元。如果使用者的系統不能充分利用三星的NVMe SSD，最好還是用SATA SSD省點錢。

　　正如IT採購者所知，上升到企業級的SSD則又是另一種競爭環境，而且價格問題可能更加明顯。通常，它們的真實成本被包含作為系統配置的一部分的事實掩蓋了。無論如何，企業應該考量清楚，是為一個多TB的NVMe驅動器支付數千美元，還是使用SATA SSD為同樣的容量支付更少的費用，當然效能會更差。

　　儘管如此，NVMe的價格仍在下降，這對那些希望通過儲存來提高業務能力的企業來說是一個很好的預兆。

　　NVMe還是SATA?

　　顯然，利用企業儲存工作負載快速業務的技術將在當今的資料中心運營商中找到支持者。尋求更快、響應更快的應用程式和資料庫效能的企業會繼續關注支援NVMe的系統的市場。

　　但別把SATA摘出來。

　　在可預見的未來，NVMe有望與SATA和SAS(序列連線的SCSI)裝置共存，並在資料中心環境中共存。以便實現分層儲存策略，其中儲存裝置的成本和效能特徵與放置在其上的資料的值一致。

　　展望未來，還有其他跡象表明，儲存供應商正在尋求進一步擴大NVMe和SATA之間的效能鴻溝。英特爾就是一個很好的例子。儘管該公司出售基於快閃記憶體的NVMe SSD，但其也將NVMe 傲騰固態硬碟推向市場。

　　傲騰基於該公司的3D XPoint技術，是一種永續性記憶體或儲存類記憶體(SCM)解決方案，它將動態隨機存取記憶體(DRAM)的效能特性與快閃記憶體在斷電時儲存資料的能力結合了起來。

　　然後還有NVMe over Fabrics (NVMeoF)協議，該協議允許從伺服器外部的NVMe SSD，通過乙太網、光纖通道和InfiniBand網路提供超低延遲儲存服務，模糊了內部儲存和外部儲存之間的界限。顯然，未來幾年，NVMe市場將以比以往任何時候都快的速度向前發展。

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