科普。SATA和NVME的区别

一:首先了解一些概念

M.2 , U.2 , AIC, NGFF,SATA,IDE,ACHI等等。

1.物理接口

  • M.2 , 主要用在 笔记本上,优点是体积小,缺点是散热不好。
  • SATA接口,台式笔记本通用。
  • IDE接口,老式硬盘和老光驱。
  • U.2,主要用在 数据中心或者一些企业级用户,对热插拔需求高的地方。优点热插拔,散热也不错。一般主要是pcie ssd(也有sas ssd),受限于接口,最多只能是 pcie 4lane
  • AIC,企业,行业用户用的比较多。通常会支持pcie 4lane/8lane,带宽上限更高

2. 高速信号协议

SAS,SATA,PCIe 这三个是同一个层面上的,模拟串行高速接口。

  • SAS 对扩容比较友好,也支持双控双活。接上SAS RAID 卡,一般在阵列上用的比较多。
  • SATA 对热插拔很友好,早先台式机装机市场的 SSD基本上都是SATA的,现在的 机械硬盘也是SATA接口居多。但速率上最高只能到 6Gb/s,上限 550MB/s左右,现在已经慢慢被pcie取代。
  • PCIe 支持速率更高,也离CPU最近。很多设备 如 网卡,显卡 也都走pcie接口,当然也有SSD。现在比较主流的是PCIe 3.0,8Gb/s 看起来好像也没比 SATA 高多少,但是 PCIe 支持多个LANE,每个LANE都是 8Gb/s,这样性能就倍数增加了。目前,SSD主流的是 PCIe 3.0x4 lane,性能可以做到 3500MB/s 左右。

3. 传输层协议

SCSI,ATA,NVMe 都属于这一层。主要是定义命令集,数字逻辑层。

  • SCSI 命令集 历史悠久,应用也很广泛。U盘,SAS 盘,还有手机上 UFS 之类很多设备都走的这个命令集。
  • ATA 则只是跑在SATA 协议上
  • NVMe 协议是有特意为 NAND 进行优化。相比于上面两者,效率更高。主要是跑在 PCIe 上的。当然,也有NVMe-MI,NVMe-of之类的。是个很好的传输层协议。

4.磁盘控制器驱动

ACHI,IDE,NVME,SCSI都属于驱动。 驱动程序本质上是软件代码,主要作用是计算机系统与硬件设备之间完成数据传送的功能,只有借助驱动程序,两者才能通信并完成特定的功能 。

只有在操作系统安装对应的驱动程序,才能正确识别各种磁盘。

二:仔细研究两者

什么是NVMe?

NVM Express或Non-Volatile Memory Express是NVME的主机控制器接口规范,它使用PCI Express(PCIe)总线将SSD硬盘连接到服务器。该技术由非营利行业协会NVM Express公司开发,该公司由包括思科、戴尔、NetApp、希捷、西部数据在内的领先IT公司和存储提供商提供技术支持。

NVM Express公司对其解释道:“该接口提供了一个优化的命令问题和完成路径,它支持并行操作,在单个I/O队列中支持多达64K的命令,此外,许多企业版本的功能还支持端到端的功能(兼容T10 DIF [数据完整性字段]和DIX [数据完整性扩展]标准)、增强的错误报告,以及虚拟化。”

NVMe解决了基于快速闪存的存储与传统数据传输技术相冲突时出现的瓶颈问题。

本质上,SSD硬盘的性能胜过专为机械磁盘而设计的存储接口和总线架构。使用强大的多核处理器和等待数据的内存堆保持服务器不完全是对IT投资的谨慎使用。

与SATA相比,NVMe能够以惊人的速度抽取数据,并以更低的延迟提供数据,从而提供活跃的性能,并使企业能够解决过去可能要求苛刻的存储工作负载。

在性能方面,NVMe改变了游戏规则,但它不能保证更快的闪存性能。在进行这次尝试之前,存储技术人员会想要做好功课,并且在技术上进行更大投入,以确保它非常适合他们的IT目标。他们可能会发现其他因素是应用程序的瓶颈并影响性能。

NVMe SSD硬盘可从包括英特尔、美光、三星、西部数据在内的多家供应商处获得。安装选项包括M.2和2.5英寸U.2,当然还有PCIe卡。

什么是SATA?

SATA或串行ATA接口规范,是用于连接SSD硬盘、机械硬盘驱动器(HDD)和光驱的并行ATA总线接口的后继产品。了解一些计算机硬件知识的人都会记得PATA连接中使用的扁平宽带状电缆,而不是易于处理的薄型SATA电缆。

但除了更易于管理的整洁布线之外,SATA还有更多特点。

自2000年SATA规范发布以来,该标准经历了许多性能提升修订。例如,SATA I或1.0,能够以高达150MB/s(兆字节每秒)的速率传输数据。SATA III可以达到600MB/s的速度。

然后是2013年推出的3.2版本,该版本在SATA Express连接器规格中同时支持SATA和PCIe,不要与eSATA或外部串行高级技术附件混淆,设计速度可达1969MB/s。尽管其性能参数令人印象深刻,业界已经大量采用SATA Express。

SATA还支持热插拔,这意味着SATA存储设备可以插入已上电的系统中并从中正常运行,这是其前身PATA无法实现的。它还使用高级主机控制器接口(AHCI),该接口支持本地命令队列(NCQ),可提高性能的驱动器优化技术以及前面提到的热插拔功能。

该标准由SATA-IO或2004年组建的非盈利组织串行ATA国际组织维护。支持者包括AMD、Dell、HPE、Intel、Micron、Seagate和其他几家主要IT公司。

三:大的差别

1、读取速度。两者差不多差6倍。

SATA3.0最快6Gbps
NVME最快32Gbps

2、4K随机读写

4k随机读写关系着系统的反应速度。

上限决定了NVME对SATA的秒杀

3、iops

SSD的iops是普通机械硬盘的数百倍。

而NVME是SATA SSD的升级,iops得到更大的提升。

4、价格

固态价格更低,NVME白菜价,但是相对于SATA固态还是贵了点,但是不会太多,因此NVME的性价比几乎可以秒杀SATA-SSR

5、体积

NVME一般是M.2-mkey接口,完美适应itx,thinx,即使有着M.2 BKEY的sata固态,但是正常的主板为什么要用SATA通道的Bkey而不用PCIE通道的MKey,当然是因为缩水,只有缩水主板才放弃NVME。

Author: 佛西

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