NVMe 和SATA这两种存储技术的定义及主要区别
2021-03-02
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在数字化转型时代， 关键的业务和技术决策实质上是由更好 ，更快的数据访问驱动的。固态驱动器（SSD） 是一种计算机存储设备。与依靠旋转盘 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。
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：在传统的AHCI规范下，硬盘数据需要经主板南桥再到CPU，而在NVMe规范下，通过PCI-E通道与CPU直连，可以免去SATA接口的外置控制器（PCH）与CPU通信所带来的延时，效率会更高。
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。
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