趣云笔记
闪存存储可能名副其实，但速度始终有改进的空间，尤其是在数据中心。在对更快存储性能的永无休止的追求中，企业正在采用NVMe，这是一种闪存友好的技术，可加速固态硬盘（SSD）性能和所遇到的存储工作负载。那么，这对于SATA意味着什么？
实际上，NVMe和SATA都是用于连接存储设备的接口标准，但它们在性能和特性上存在一些差异。在本文中，小编主要介绍下NVMe和SATA硬盘之间的区别，看完之后大家应该会对它们更好的了解。
什么是NVMe？
NVMe是NVM Express或Non-Volatile Memory Express的缩写，是一种主机控制器接口规范，它使用PCI Express（PCIe）总线将SSD连接到服务器。该技术由NVM Express, Inc. 开发，这是一个非营利性行业协会，得到领先IT公司和存储提供商（包括思科、戴尔、NetApp、希捷和西部数据）的支持。
NVM Express, Inc. 解释道：
“该界面提供了优化的命令发出和完成路径，它通过在设备的单个I/O队列中支持最多64K命令来支持并行操作。此外，还添加了对许多企业功能的支持，例如端到端数据保护（与T10 DIF [数据完整性字段] 和 DIX [数据完整性扩展] 标准兼容）、增强的错误报告和虚拟化。”
NVMe解决了基于闪存的快速存储与传统数据传输技术发生冲突时出现的瓶颈问题。从本质上讲，NVMe驱动器的性能优于专为旋转磁盘设计的存储接口和总线架构。让服务器配备强大的多核处理器和大量RAM来等待数据并不是对IT投资的谨慎使用。
NVMe来救援。与 SATA 相比，它可以以极快的速率和更低的延迟传输数据，提供强劲的性能，使企业能够处理过去可能让他们犹豫不决的高要求存储工作负载。它通过PCIe连接将数据存储到主内存中进行处理，而无需通过控制器。
NVMe SSD也称为PCIe SSD，指的是它们与PCIe总线的连接。许多供应商都提供这些产品，包括英特尔、美光、三星和西部数据。安装选项包括M.2和2.5英寸U.2，当然还有PCIe卡。
最近，出现了将NVMe协议用于HDD的讨论，从而在数据中心中提供额外的性能。尽管这是一个相对较新的提议，但它表明NVMe未来可能能够为数据中心硬件提供更大的灵活性。
M.2和NVMe
M.2是经常与SSD和NVMe一起使用的术语。M.2是一种外形规格，而不是一种协议，而NVMe和SATA则是一种协议。M.2 NVMe SSD。安装在计算机主板下方，插入而不是通过外部电缆连接。M.2驱动器是 NVMe SSD最常见的外形尺寸，它小又轻。M.2 SATA驱动器也可以存在，但M.2 NVMe驱动器更为人熟知。
什么是SATA？
SATA或串行ATA本身是串行高级技术附件的缩写，是用于连接SSD、硬盘驱动器（HDD）和光驱的并行ATA总线接口的后继者。任何长期使用计算机的人都会记得PATA连接中使用的扁平且宽的带状电缆，与更容易处理的细SATA电缆相比。SATA显着改进了其前身PATA（并行ATA）。
自SATA于2000年问世以来，该标准已经经历了多次性能增强的修订。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的速度最高可达600MB/s。
然后是2013年推出的版本3.2，其中包括SATA Express。SATA Express在其连接器规范中支持SATA和PCIe连接（不要与eSATA外部串行高级技术附件混淆）。它的设计速度可达1,969 MB/s。尽管它的数据传输能力很有前途，但它并没有在科技行业流行起来。更小、体积更小的M.2外形尺寸的开发（其中一些还可以支持PCIe）使它们的作用稍微减弱。
SATA还支持热插拔，这意味着SATA存储设备可以在通电的系统中插入或拔出，并且仍能正常运行，这是其前身PATA所无法做到的。它还使用高级主机控制器接口（AHCI）接口，该接口允许本机命令队列 （NCQ）、一种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（即串行ATA国际组织）维护，该组织是2004年成立的非营利组织。
NVMe和SATA区别
性能对比
顶级SATA SSD读取速度为600MB/s，但这只是理想情况下的速度。目前的SATA III速度通常略低于或远低于600。
NVMe SSD最高读取速度集中在3,500-5,000 MB/s之间。三星是SSD生产的领先者之一，推出了970 Evo Plus，其最高顺序读取速度约为3,500 MB/秒，顺序写入速度约为3,300 MB/秒。Evo Plus在性能上击败了三星970 Pro，但Pro仍然是一个不错的选择。此外，还有一些NVMe驱动器，例如三星980 PRO，在理想条件下可以达到约7,000 MB/s。然而，这并不是买家进行日常操作时应该依赖的费率。最高速率是在非常具体的测试情况下进行基准测试的。
价格对比
SATA和NVMe的价格在过去几年中都有所下降。512GB三星860 Pro SATA SSD售价约为100美元，而512GB三星970 Pro NVMe SSD售价约为160美元。
这两种SSD的价格根据尺寸和容量的不同差异很大，总体而言，SATA SSD仍然更实惠。对于极高的性能需求，NVMe可能是更好的企业选择，并且科技行业越来越多地利用NVMe。SATA绝不是过时的，它对于存储和游戏用途很有用。与HDD相比，SSD的速度仍然快得令人难以置信。它们也是历史悠久的，可能不支持NVMe设备的旧机器仍然支持SATA驱动器。
企业级SSD则完全不同，简单来说就是，价格各不相同，但通常可达数百甚至数千。一些NVMe驱动器比SATA更贵，但通常价格比较相当均匀。
并行性
NVMe的并行性是指它能够通过多个线程同时运行多个操作。NVMe的快速I/O大大提高了其处理速度。NVMe驱动器的队列深度通常为64,000，并且还支持64K队列。SATA的队列深度为32，并且只有一个命令队列，32个 I/O请求是驱动器在任何时候可以在队列中保留的最大数量。
| NVMe | SATA | |
|---|---|---|
| 接口 | 仅在闪存环境中使用 | 可容纳SSD和HDD |
| 性能 | 每个命令的队列深度容量为64k，并支持64k队列 | 队列容量32个，单命令队列 |
| 使用情景 | 适合业务关键型应用程序和事务密集型数据库 | 适合高容量、低可用性和顺序读取 |
| 成本 | 成本较高，但目前价格正在下降 | 通常比NVMe便宜 |
NVMe还是SATA，哪个好？
NVMe和SATA都有各自用途和优点，并不能确定哪个好。SATA的主要优势是价格较低，但随着NVMe价格也下降，企业可能会发现更快的SSD值得选用。因此，投资SATA驱动器的真正好处是旧计算机更有可能支持它。有些计算机仍然没有PCIe总线，有些计算机也不支持NVMe。一些数据中心可能会发现使用SATA等旧技术仍然适用。
此外，尚未为NVMe SSD制定预算且仍拥有运行良好的SATA SSD的小型企业可能会发现，目前保留当前驱动器是更好的选择。NVMe设备并不是适合所有企业的灵丹妙药。
NVMe非常适合高性能数据处理和大量存储数据。能够快速解决企业存储工作负载的技术将在当今的数据中心运营商中找到拥趸。寻求更快、响应更灵敏的应用程序和数据库性能的组织将希望密切关注支持 NVMe的系统市场。
所以，在可预见的未来，NVMe将与SATA以及SAS（串行连接SCSI）设备在数据中心环境中共存。
展望未来，还有其它迹象表明存储供应商正在寻求进一步拉大NVMe和SATA之间的性能差距。英特尔就是一个很好的例子。尽管该芯片制造商销售基于闪存的NVMe SSD，但它也将NVMe Optane SSD推向市场。
Optane基于该公司的3D XPoint 技术，是一种持久内存或存储级内存（SCM）解决方案，它将动态随机存取内存（DRAM）的性能特征与闪存在断电时保留数据的能力相结合。3D XPoint由英特尔和美光联合开发。
NVMe over Fabrics
NVMe的一个开发实例可以扩展到整个网络，而不仅仅是一台计算机。NVMe over Fabrics（NVMe-oF）允许跨以太网和光纤通道网络处理存储的数据。并行I/O技术管理NVMe网络上的输入和输出请求，以便可以同时处理多个请求，而不是排队，类似于一台计算机上的NVMe存储。NVMe-oF将NVMe存储扩展到多种应用程序。
总结
总体而言，NVMe是一种高性能的存储接口，适用于需要更快数据传输速率和较低延迟的场景，如高性能计算和数据中心。而SATA则更适合一般的个人电脑和存储需求，它具有广泛的兼容性和较低的成本。
