作為一般消費(fèi)者，在京東上會看到各種M.2接口的固態(tài)硬盤往往會無所適從,，不知道選擇什么好,。尤其是有的SSD寫得支持SATA協(xié)議，有的是支持NvME,，到底選擇哪種好呢,？

NVMe作為新出現(xiàn)的技術(shù)，它當(dāng)然比SATA的SSD硬盤要快,，延遲要小。尤其現(xiàn)在SATA接口無疑構(gòu)成了SSD速度的瓶頸,，今天我們就從技術(shù)的層面來了解一下為什么NVMe比SATA快,，快多少。并對一般消費(fèi)者如何選擇做一個方向性的指導(dǎo),。

技術(shù)分析

我們來看一下他們的對比：

走SATA協(xié)議的M.2 SSD會被連接到南橋的SATA port上,，在其上走傳統(tǒng)的AHCI協(xié)議棧（SCSI的一個子集）,，漫長而延遲很高。AHCI只有1個命令隊(duì)列,，隊(duì)列深度32,，如果發(fā)生大量小文件操作，就會發(fā)生擁堵,。

走NVMe的SSD,，直接走PCIe通道，協(xié)議棧很淺,。而NVMe可以有65535個隊(duì)列,，每個隊(duì)列都可以深達(dá)65536個命令。NVMe也充分使用了MSI的2048個中斷向量優(yōu)勢,，延遲大大減小,，尤其大量小文件時(shí)速度更是飛快。

從操作系統(tǒng)的協(xié)議棧本身來看：

AHCI還是基于傳統(tǒng)的塊傳輸。而NVMe使用了一種叫做“Doorbell”的機(jī)制來充分利用了極長的隊(duì)列,，大大減小了延遲,。

數(shù)據(jù)

我們來一起看一下具體的數(shù)據(jù)。首先來看NVＭe如何減小了協(xié)議棧本身的時(shí)間消耗,，我們用blktrace工具來分析一組傳輸在應(yīng)用程序?qū)?、操作系統(tǒng)層,、驅(qū)動層和硬件層消耗的時(shí)間和占比，來了解AHCI和NVMe協(xié)議的性能區(qū)別：

硬盤HDD作為一個參考基準(zhǔn)，它的時(shí)延是非常大的,，達(dá)到14ms,，而AHCI為125us，NVMe為111us,。我們從圖中可以看出,，NVMe相對AHCI，協(xié)議棧及之下所占用的時(shí)間比重明顯減小,，應(yīng)用程序?qū)用娴却臅r(shí)間占比很高,，這是因?yàn)镾SD物理硬盤速度不夠快，導(dǎo)致應(yīng)用空轉(zhuǎn),。NVMe也為將來Optane硬盤這種低延遲介質(zhì)的速度提高留下了廣闊的空間,。

在實(shí)際使用情況如何呢？我們以MySQL數(shù)據(jù)庫來說：

1）是一個SATA SSD硬盤，雜草叢生的綠色表面大量時(shí)間在等待,。

2）是四個SATA SSD組成了RAID,，等待時(shí)間減小了不少。

3）是一個NVMe的硬盤,，幾乎看不到綠色了,，幾乎不再等待。

4）是RAM disk,，綠色完全沒有了,，用戶態(tài)占比很高。

從上面的分析,，我們可以看出NVMe相對SATA協(xié)議,，在軟件和硬件上做了巨大優(yōu)化，大大減小了協(xié)議棧的無謂消耗（overhead）,提高了響應(yīng)度,。

結(jié)語

對性能十分敏感的服務(wù)器市場已經(jīng)越來越多的使用NVMe了：

那么對于一般消費(fèi)者呢,？當(dāng)然是盡量選擇NVMe了,，尤其是SATA的M.2價(jià)格相對并不便宜，存在僅僅是為了適用于老的主板。

有些主板做了特殊處理,，BIOS根據(jù)插入的M.2硬盤不同,，可以走PCH的SATA通道或者走PCIe通道支持NVMe，這時(shí)一定要買NVMe的SSD,。這么做BIOS需要修改不少,，有些主板廠商或主板廠商的BIOS承包商為了簡單和一些安全考慮，出廠時(shí)限定了支持哪種,，這時(shí)就需要閱讀主板說明書,，別買錯了，就只能退貨了,。當(dāng)然老的主板只支持SATA的接口,，就無從選擇了。