存储技术介绍:SATA与NVMe
固态驱动器(SSD) 是一种计算机存储设备。与 依靠旋转盘片 的 传统硬盘驱动器(HDD)不同,SSD使用半导体芯片来存储和检索内存。没有任何移动部件,但访问数据比HDD 快得多。
写入和读取数据的主要方法有两种:SATA和 NVMe 。为了增加带宽并减少延迟, NVMe 专为固态硬盘开发,以访问快速存储介质。另一方面,SATA是用于连接SSD,HDD 和光盘驱动器的完善的存储协议 。但是,SATA SSD需要接口控制器,这可能会限制 数据传输并限制CPU性能。与其他传统接口(包括SATA)相比,NVMe 更加高效,可扩展,并提供低延迟的存储访问。
本文将介绍 NVMe 和SATA这两种存储技术,他们的定义及主要区别。
SATA和NVMe其实不是同一个维度的参数,SATA是传输总线或者物理接口,NVMe是数据协议
总线接口和协议会共同决定一个硬盘的性能,如果用类比的方式来讲的话,传输总线可以类比为公路、数据协议类比为交通规则、物理接口可以类比为汽车,从硬盘这个仓库中运输数据,到底能跑多快就由这三点共同来决定
这三点可以用一张图来表达清楚

SATA接口就像是一台老爷车 ,只能走弯曲的小路,采用的一定是SATA总线AHCI协议,最大传输速度550M/S M.2接口则像是一台跑车,更加灵活,能走高速公路也能走小路,既可以搭载SATA总线 ,也可以搭载PCIe总线: socket2类型的M.2接口可以搭载SATA总线,采用AHCI协议,最快速度为550M/S socket3类型的M.2接口可以搭载PCIe3.0*4的总线,如果搭载了NVMe那么最快速度就可以到4G/S,如果没搭载NVMe则会慢一些
了解了这三点的概念,到了正式选择的时候就需要看自己的主板情况以及实际的需求了
如果但从性能的角度来看,NVMe协议的硬盘肯定是PCIe总线,所以性能一定是大于SATA盘的,所以追求性能的话,就选NVMe就行了
当然选择硬盘建议不能只考虑协议和总线,还需要考虑硬盘的4K随机读写速度、要选择的容量大小,还有硬盘的颗粒主控和缓存
什么是NVMe?
NVMe ,或非易失性存储器快, 是一个数据,该主机连接到经由PCI存储器子系统的存储协议 快速(PCIe)总线 。他的接口规范 的缓解数据瓶颈量很大,带来的各种性能的改进,包括多个命令队列,并减少等待时间。 NVMe具体优势包括:性能有数倍的提升;可大幅降低延迟;NVMe可以把最大队列深度从32提升到64000,SSD的IOPS能力也会得到大幅提升;自动功耗状态切换和动态能耗管理功能大大降低功耗;NVMe标准的出现解决了不同PCIe SSD之间的驱动适用性问题。NVMe扩展到了诸如以太网,光纤通道和InfiniBand®,不仅可以访问单个NVMe设备,还可以访问NVMe存储系统。
什么是SATA?
SATA(或 串行 ATA)是用于连接SSD,HDD 和光盘驱动器的完善协议。 自2000年发布以来,该标准已进行了多次 性能增强修订。 例如,SATA I可以 高达150 MB / s的速度传输数据,而 SATA III 可以达到600 MB / s的速度。
但是,SATA SSD需要接口控制器, 这可能会限制数据传输并限制CPU性能。 具体地说,SATA使用高级主机控制器接口(AHCI),该接口包含 单个队列 块I / O层 ,该层将数据从主机发送到SSD。
AHCI和NVMe 接口控制器之间的关键区别在于块I / O层的类型。AHCI具有 一个 单队列I / O块层 ,这意味着来自每个CPU内核上运行的任务的所有I / O请求都是通过单个请求队列处理的。这从根本上造成了瓶颈, 因为单个队列无法充分利用存储的全部潜力。 另一方面, NVMe 利用多队列块I / O层,显着提高了可伸缩性。为了 减少延迟,多队列块I / O层使用了两个级别的队列:软件队列(SWQ)和硬件队列(HWQ)。 总之, NVMe SSD具有高度可扩展的架构,可以减轻相关的问题与性能瓶颈。
鉴于这些通信驱动程序在体系结构上的根本差异 ,它们在各个方面都具有不同的特征,包括与存储设备的兼容性,性能和数据延迟。
NVMe的主要优点
低延迟:随着增加的带宽和内部并行, NVMe 消除 I/O 瓶颈消耗 的是,在传统的存储协议持久, 因此减少在读出和写入数据的等待时间。
可扩展的 性能: NVMe 通过与PCIe 3.0通道直接接触来提供数据,从而减轻了使用连接技术时可能出现的数据瓶颈。 此功能 提供了可扩展的 性能 是需要 重新在边缘flexive推理分析。
可靠的存储: NVMe 将数据存储在没有活动部件的闪存中。这样可以 最大程度地减少灾难性故障的可能性, 并有助于提高边缘设备的耐用性。
节能 : NVMe 架构 包含 可调节 SSD功率的功能。 高效的电源管理将帮助 企业实现最佳的总拥有成本(TCO), 并延长电池寿命。