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nvme ssd和普通ssd区别
ssd是固态硬盘，普通的ssd配的是SATA口（AHCI协议），nvme ssd配的是PCIe口（nvme传输协议）
- HDD 和 SSD 早期， SATA 接口(接口协议:AHCI )满足性能需求，瓶颈在硬盘端，闪存技术的飞速发展，性能瓶颈由下层（硬盘）转移至上层（接口和协议），SSD 急需要更高效的接口和协议，由此，NVMe（Non Volatile Memory Express）横空出世。
- RDMA 技术
- NVMe over Fabrics
如果我们与 SATA SSD 相比，使用 NVMe，IOPS 并行执行，允许同时进行许多计算。大任务可以分成几个小任务独立处理。类似于多核 CPU，使用多个线程。每个 CPU 内核可以彼此独立工作以执行特定任务。
队列深度 (QD) 是 NVMe 相对于 AHCI 的另一个优势。虽然 ACHI 和 SATA 可以处理 32 个队列深度（1 个队列和 32 个命令），但 NVMe 可以处理高达 65K 的队列深度。这些是 65K 队列，其中每个队列可以容纳多达 65K 个命令。除了减少延迟外，这还提高了处理并发请求的繁忙服务器的性能。
- SATA/SAS和 PCIe接口对比
| 项 | AHCI（SATA/SAS） | NVMe（PCIe） |
|---|---|---|
| 背景 | 为HDD而设计 | 为SSD而设计 |
| 最大队列数量 | 1 | 64k |
| 最大队列深度 | 32 | 64k |
| 延迟 | 6ms | 2.8ms |
| 通信 | 与SATA控制器通信 | 直接与CPU通信 |
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原文：NVMe over RoCE 初探 https://zhuanlan.zhihu.com/p/345609031
常见的 SSD 主要分为 SATA 接口（接口协议: AHCI）、 PCIe接口(NVMe 协议Non Volatile Memory Express)。相比于最原始的 ATA 协议，AHCI 有 2 个特点，第 1 个支持热插拔，第 2 个支持 NCQ（Native Command Queueing）技术，NCQ 最大深度为 32，则使用 fio 进行性能测试时，其 iodepth不得超过 32；
在 HDD 和 SSD 早期，AHCI 控制器接口协议和 SATA 硬盘传输接口足够满足系统的性能需求，性能的瓶颈在硬盘端，随着闪存技术的飞速发展，系统的性能瓶颈由下层（硬盘）转移至上层（接口和协议），SSD 急需要更高效的接口和协议。在此背景下，NVMe横空出世。
NVMe 全称为 Non-Volatile Memory Express，是非易失性存储器标准，运行在PCIe 接口之上的协议标准。
协议的层级关系为：NVMe <---事务层 <--- 数据链路层 <--- 物理层，NVMe作为命令层和应用层协议位于最上层，下面 3 层均为 PCIe。
NVMe协议实际是一个应用层的协议，PCIe规范定义了传输层（事务层）、数据链路层和物理层。
NVMe协议通常情况下是跑在PCIe协议栈上的。
pcie是接口，nvme是协议。
笔记本上pcie接口都是M.2的物理形态，但是M.2固态硬盘不一定都用nvme协议，可能是传统sata硬盘所用的ahci协议。
现在已经有走PCIe通道的M.2接口了，就需要确认有没有NVMe协议相关驱动即可，可以进BIOS看一下，有没有NVMe相关的字眼，比如我的电脑，进到BIOS里面后，会看到如下：
链接：https://www.zhihu.com/question/263723989/answer/1203340571
下面将从 SATA和 PCIe 接口对比、 AHCI 和 NVMe速率对比、SSD 外形尺寸 3 方面对比 NVMe 和 AHCI的不同之处。
- AHCI 和 PCIe 接口对比
| 项 | AHCI（SATA/SAS） | NVMe（PCIe） |
|---|---|---|
| 背景 | 为HDD而设计 | 为SSD而设计 |
| 最大队列数量 | 1 | 64k |
| 最大队列深度 | 32 | 64k |
| 延迟 | 6ms | 2.8ms |
| 通信 | 与SATA控制器通信 | 直接与CPU通信 |
- SATA 和 PCIe 速率对比
当前我们使用 Intel Purley 平台服务器，即 I/O 接口的速度分别 SATA 3.0 和 PCIe 3.0。预计2021 年中旬 Intel 量产Ice lake Xeon处理器，带来的变化之一是 I/O 由 PCIe 3.0 切换至 PCIe 4.0，服务器平台也将由 Purley 切换至 Whitley。
| 项 | SATA 1.0 | SATA 2.0 | SATA 3.0 |
|---|---|---|---|
| 速率 | 150 MB/s | 300 MB/s | 600 MB/s |
| 类型 | 理论单向速率(GT/s) | 传输方式 | 实际单向速率(Gbps) | 单向带宽receive or transmit |
|---|---|---|---|---|
| PCIe 1.0 | 2.5 | 8 bit/10 bit | 2 | 250 MB/s |
| PCIe 2.0 | 5 | 8 bit/10 bit | 4 | 500 MB/s |
| PCIe 3.0 | 8 | 128 bit/ 130 bit | 7.87 | 985 MB/s(约等于 1GB/s) |
| PCIe 4.0 | 16 | 128 bit/ 130 bit | 15.75 | 2016 MB/s(约等于 2GB/s) |
- SSD的外形尺寸
NVMe SSD外形接口形态有：PCIe card slot, M.2, and U.2，其中 U.2专为NVMe设计，有2.5英寸/3.5英寸标准尺寸固态硬盘驱动器。
- 举个例子，S4510 1.92TB 和 P4610 1.6TB 参数对比
| 项 | S4510 1.92TB | P4610 1.6TB |
|---|---|---|
| 光刻类型 | 64-Layer TLC 3D NAND | <-- |
| 接口类型 | SATA 3.0 6Gb/s | PCIe 3.1 x4, NVMe |
| 顺序读 (MB/s) | 560 | 3200 |
| 顺序写 (MB/s) | 510 | 2080 |
| 随机读（IOPS） | 97k | 643k |
| 随机写（IOPS） | 35.5k | 199k |
| 闲置功耗（W） | 1.1 | 5 |
| 典型功耗（W） | 3.2 | 14 |
| 硬件加密 | AES 256 bit | <-- |
从上图可以直观看出，P4610 NVMe SSD 性能顺序和随机读/写性能明显优于 S4510 SATA SSD，具体数据为：顺序读约 5.7 倍、顺序写 3.7 倍、随机读约 6.6 倍、随机写约 5.6 倍。
NVME的优势
NVME是硬盘新的传输标准，下一代协议，比现代的AHCI传输协议更加高级。
NVME的优势有以下几点：
1.更低的延时。NVME精简了调用方式，执行命令时不需要读取寄存器，而AHCI每条命令则需要读取4次寄存器，一共会消耗8000次CPU循环，从而造成2.5微秒的延迟。
2.更高的传输性能。性能不错的SATA接口的SSD，在队列深度上都可以达到32，这也是AHCI所能做到的极限。更高端的PCIe SSD其队列深度可达128，甚至是256才能发挥出最高的IOPS性能。而NVME标准下，最大的队列深度可达64000。此外，NVME的队列数量也从AHCI的1提高到了64000。
3.更低的能耗控制。升级版的NVME在能耗方面肯定会进行优化处理，能耗降低了有助于设备的节能使用，同时也会减少控制元件的工作负荷。NVME加入了自动功耗状态切换和动态能耗管理功能，SSD在闲置的时候可以快速的控制在极低的水平，从而降低整体的能耗。
