存儲技術對比：NVMe與SATA孰強孰弱？

　　閃存的性能表現，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，特別是在數據中心領域。

　　為了追求更快的存儲性能，企業對NVMe越來越感興趣。這是一項“閃存友好型”技術，可以極大地固態硬盤(SSD)的讀寫性能，提升其能力。那么，它對SATA來說意味著什么?

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

　　NVMe是什么?

　　NVME是一個主機控制器接口規范，它使用PCI Express (PCIe)總線將SSD連接到服務器。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)和西部數據(Western Digital)等領先IT公司和存儲供應商的支持。

　　NVM Express公司解釋說:

　　“該接口提供了優化的命令問題和完成路徑。它通過支持到設備的單個I/O隊列中的最多64K命令來支持并行操作。此外，還增加了對許多企業功能的支持，如端到端數據保護(兼容T10 DIF[數據完整性字段]和DIX[數據完整性擴展]標準)、增強的錯誤報告和虛擬化。”

　　NVMe解決了基于閃存的存儲與遺留數據傳輸技術發生沖突時出現的一個問題:瓶頸。

　　從本質上講，為磁盤而設計的存儲接口和總線結構已無法跟上SSD的腳步。當使用具備功能強大的多核處理器和大量RAM的服務器時，如果仍然要浪費大量時間等待數據傳輸，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加載數據，提供快速的性能，并使企業能夠平滑運行曾經可能會隨時停頓的存儲工作負載。

　　在性能方面，NVMe是一個規則的改變者，但它無法擔保更快的閃存性能。在采取行動之前，存儲管理人員會希望完成他們的工作，并對技術進行改進，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性能的影響。

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

　　SATA是什么?

　　SATA(Serial Advanced Technology Attachment，串行高級技術附件)是用于連接ssd、硬盤驅動器(HDD)和光驅的PATA總線接口的繼承者。任何熟悉電腦的人都會記得，SATA接口的布線與PATA相比，更容易操作。

　　不過，除了更整潔、更易于管理的布線外，SATA的故事還有更多內容。

　　自從SATA在2000年問世以來，該標準經歷了多次性能改進。例如，SATA I或1.0能夠以高達15mb /s的速度傳輸數據。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連接器規格(不要與eSATA混淆)中同時支持SATA和PCIe，其設計速度為1,969 MB/s。盡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還支持熱插拔，這意味著可以將SATA存儲設備插入或從系統中移除，系統通電后仍能正常運行，這是其前身PATA所不具備的功能。它還使用高級主機控制器接口(AHCI)接口，該接口允許使用本機命令隊列(NCQ)，這是一種提高性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有什么不同

　　在這些首字母縮略詞的背后，存在著顯著的差異，以重塑企業數據存儲環境。

　　·NVMe：只有閃存需要使用

　　傳統的HDD不在其列。機械磁盤對于閃存優化接口來說是太慢了。不過，SATA可以同時應用于SSD和HDD。

　　·性能問題

　　SATA SSD的存儲性能可能比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的理論速度運行，不過與此接口相連的SSD通常不能達到該水平的數據吞吐量。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，三星發布了消費者級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寫入數據時，970 PRO超過970 EVO，速度分別為2,700 MB/s和2,500 MB/s。

　　·有利的并行性

　　定義NVMe的另一個特征是它的并行性。正如本文開頭所提到的，NVMe的隊列深度，或每個隊列命令容量為64K，甚至支持64K隊列。SATA只處理一個命令隊列，隊列深度為32。

　　通過在PCIe總線的通道上并行地啟用大量的IO(輸入/輸出)操作，這種方法可以很好地用于多核處理，減少瓶頸，并保持數據快速進出現代CPU。它與閃存在隨機訪問操作方面的資質相吻合，從而導致整體性能的快速提高。

　　·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制造商都繼續支持高容量驅動器的標準。它們通常也比NVMe便宜。

　　最后，NVMe可能會有些過頭。除了業務關鍵型應用程序和事務密集型數據庫之外，對于那些不希望利用該技術的高性能功能的應用程序，用戶可能很難證明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。如果用戶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采購者所知，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，當然性能會更差。

　　盡管如此，NVMe的價格仍在下降，這對那些希望通過存儲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，利用企業存儲工作負載快速業務的技術將在當今的數據中心運營商中找到支持者。尋求更快、響應更快的應用程序和數據庫性能的企業會繼續關注支持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(串行連接的SCSI)設備共存，并在數據中心環境中共存。以便實現分層存儲策略，其中存儲設備的成本和性能特征與放置在其上的數據的值一致。

　　展望未來，還有其他跡象表明，存儲供應商正在尋求進一步擴大NVMe和SATA之間的性能鴻溝。英特爾就是一個很好的例子。盡管該公司出售基于閃存的NVMe SSD，但其也將NVMe 傲騰固態硬盤推向市場。

　　傲騰基于該公司的3D XPoint技術，是一種持久性內存或存儲類內存(SCM)解決方案，它將動態隨機存取內存(DRAM)的性能特性與閃存在斷電時保存數據的能力結合了起來。

　　然后還有NVMe over Fabrics (NVMeoF)協議，該協議允許從服務器外部的NVMe SSD，通過以太網、光纖通道和InfiniBand網絡提供超低延遲存儲服務，模糊了內部存儲和外部存儲之間的界限。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。