SATA已死？NVMe优势盘点

　　SATA3.0发布至今已有近10年，最新的版本是SATA3.2，新的发展方向已经露出水面，那就是向PCIE靠拢。

　　不过SATA接口的变革并不是很成功，能够支持PCIE 3.0  x4通道的M.2接口问世，打破了SATA循序渐进的过渡节奏，最大接口带宽从SATA3.0的6Gb/s提升至32Gb/s。

　　从体积来看，M.2规格也比2.5寸U.2以及AIC插卡有明显优势，相比SATA3.1当中定义的mSATA略窄，但长度更长，充分考虑到了闪存颗粒的长宽比和排布设计。mSATA需要双面布局最大能够容纳4个闪存颗粒，而M.2充分利用空间之后可以实现双面共8个闪存颗粒位置。

　　M.2还是一款多用途接口，它除了可以使用和mSATA一样的SATA通道，也可以使用更先进的PCIE通道，依据键位的不同，M.2接口还可承载USB或DisplayPort等信号。

　　融合后的M.2接口下拥有SATA+AHCI、PCIE+AHCI和PCIE+NVMe多种协议组合。它们之间的关系：SATA与PCIE接口属于数据链路层，而AHCI与NVMe属于传输层协议。

　　NVMe建立在M.2接口之上，用来以更适合闪存特性的功能取代AHCI协议。东芝是NVMe标准组织成员。

　　NVMe相比AHCI协议最显著的改变在于读写延迟的降低。NVMe支持65535个命令队列，每个队列支持65536条命令，相比AHCI协议的单队列32命令，NVMe协议在大量读写请求并发时，指令排队等候时间减少。

　　除此之外，存储协议上的优化使NVMe在中断处理效率上更高。

　　NVMe允许对SSD设备进行大规模并行访问，充分利用CPU多核心处理优势增强SSD性能，是企业级固态硬盘的理想选择。

　　NVMe是一个新兴的协议，同时也是一个快速发展的协议标准，在NVMe  1.3中引入了包括多流写入、引导分区、Sanitize清理、主机控制热管理等新特性。

　　多流  写入：  

　　多流写入可标识数据来源，将不同来源的数据进行管理排放，为多线程工作负载提供更高的性能一致性，并针对不同更新频率的数据提升GC垃圾回收效率，降低写入放大率。东芝已经在PM5企业级固态硬盘中实现了多流写入功能。

　　东芝PM5的最大容量达到30.72TB，持续读写速度高达3350/2720 MB/s，随机读取最高400K  IOPS，多流写入技术可根据数据类型智能管理和分组数据，降低延迟、提升性能和QoS表现。

　　IO   Determinism：  

　　尚未正式发布的NVMe 1.4协议将引入IO  Determinism，通过建立GC垃圾回收智能化，减少写入及擦除操作对读取请求的影响，可将写入干扰下的4K读取延迟优化100倍。东芝已经在去年举行的FMS  2017闪存峰会上演示了IO Determinism技术的优越性。

　　NVMe  over Fabric

　　PCIE能够提供高带宽，NVMe可以提供低延迟。在家用电脑上M.2接口的固态硬盘使用PCIe  NVMe发挥着“再次改变固态硬盘”的作用，而全新的NVMe  oF选择高带宽的传输介质，发挥NVMe的低延迟优势，可取代SCSI协议当前在企业级网络存储市场的地位。

　　NVMe oF可以选择使用FC、InfiniBand、RoCE  v2和iWARP传输，将PCIE通道下基于内存的队列变更为基于信息的队列，利用成熟技术实现对传输延迟更进一步的优化。

　　通过NVMe over Fabric实现NVMe标准在PCIe总线上的拓展，可支持数据中心的网络存储，挑战SCSI在SAN中的统治地位。

　　正是由于NVMe的诸多优点，它即将在不久的将来彻底取代SATA地位。除了企业级存储，东芝还计划在消费级产品中推出RC100主流级NVMe固态硬盘，借助主控闪存融合封装、HMB主机内存缓冲等先进技术推动NVMe固态硬盘在家用市场的快速普及。

　　关于  东芝：  

　　东芝于1987年发明了NAND闪存，并且率先于1991年开始量产该产品，开创了闪存世界。2007年，东芝首次宣布三维闪存堆叠技术：BiCS  Flash。