眾所周知，NVMe是建立在NVM（Non-Volatile Memory，以Nand-flash為主）和PCIe基礎上的一種新的傳輸協議，區別於SATA/SAS接口上使用的SCSI。SATA由於繼承了HDD的生態系統，在成本和兼容性等方面皆具優勢，所以成為多數用戶的優先選擇。
但是進入2017年，這個趨勢可能發生變化，我們一起來看看為什么這么說。
首先，NVMe比SATA更能發揮Nand-flash的性能
NVMe在硬件層面省去HBA這一套東西，直接將SSD與主機PCIe對接。這不僅簡化了系統的復雜度，更是為發揮Nand性能降低了接口層次的瓶頸（Nand flash由於可以並發訪問，理論帶寬無上限）。加上定制化的NVMe協議，在存儲設備的關鍵指標Latency和帶寬上遠遠超過SATA接口。
我們以Intel當前上市的產品為例來進一步說明：
1，Intel DC系列SSD中所有SATA SSD最高帶寬不大於550MB/s，而NVMe中最大帶寬可至5GB/s（P3608系列）。這是由於目前的SATA接口速率6Gb/s限制的。
2，Intel DC系列SSD中SATA SSD的時延普遍大於50us（如s3610系列），而采用同規格Nand（20nm 2D MLC）的P3700系列則只有20us左右。這是由於增加的HBA卡和軟件協議導致的。
對於下一代NVM，如3D xpoint，SATA接口將更加無所適從。
其次，3D Nand 的普及讓SATA SSD失去價格優勢
3D Nand被認為是用來降低SSD價格最有效的方式，因為在相同的納米制程上，3D Nand可以實現更高的存儲密度。
之前由於三星一家獨大掌握3D技術也不向下游廠商開放，導致其他家無法使用。但是2016年，Toshiba和Micron都發布了3D Nand的量產計划，NVMe SSD廠商有了新的選擇。
理所當然地，SSD廠商很快就發布了3D Nand產品。如Intel的P3520系列（3D MLC），Micron的5100系列（3D eTLC）。進入2017年，會有更多的廠商加入，源引西部數據的預測，2017年中旬，3D Nand將會占據半壁江山。
同樣以Intel的產品為例說明3D Nand帶來的價格優勢。我們選取U.2的NVMe，容量在400GB左右，價格參考亞馬遜網站。得到如下結論：
1, 3D Nand讓NVMe變得更便宜。比較同為3D Nand的P3520和S3520系列。雖然每GB價格NVMe比SATA高，但是加權使用壽命后，兩者的價格已經非常接近，NVMe甚至比SATA還便宜3%。更何況NVMe在帶寬和IOPS成本上都優於SATA。
2, 3D NVMe和2D SATA之間的價格差異縮小很多。比較P3520和S3610，可以看到，兩者加權壽命后的每GB成本已經由2D時代的接近10倍降低到3倍。考慮到NVMe的帶寬和IOPS成本優勢，這個幾乎可以相互抵消了。
另外，3D的引入促使SSD的容量大大增加。
2016年市場上就出現了6T以上的NVMe SSD（如HGST的Ultrastar SN260，三星的PM1725），2017單盤容量最大會超過10TB，而SATA SSD的容量還停留在4T以下。
那么原因是什么呢？還是因為SATA接口的限制。容量增大后，每GB性能已無法滿足SSD的應用場景（以100IOPS/GB為標准）。
第三，豐富的NVMe接口多方位擠壓SATA市場
NVMe已經不僅僅是剛開始的AIC結構（需要直接揭開主機背板，插到PCIe卡槽上），還存在U.2、M.2和BGA等多種形式。U.2和M.2兼容了SATA接口，獲得了NVMe、服務器廠商的大力支持。
對於這幾種形式，U.2將是未來主流的發展方向，致力於便攜管理（熱插拔功能）和高性能，而M.2則主要應用於消費者市場。
近來，又有不少聲音預測M.2進入數據中心，如自定義的服務器和全閃存陣列。這主要是因為M.2可以補充U.2在功耗和體積方面的不足，正常的U.2 NVMe功耗都在25W左右，這比一般的SATA SSD要大4倍。而M.2的功耗就跟SATA接近了。
還可以將低成本的Nand用在M.2上，填充NVMe的中低端SSD市場。而這個市場恰好就是SATA SSD的主戰場。
多家SSD廠商已有M.2產品，如Intel的P3100系列（256GB:$0.48/GB，1TB：$0.40/GB。亞馬遜網站），價格都非常親民。
超微一向對NVMe嗅覺靈敏，那么它有沒有支持M.2呢？進入其網站，發現超微確實發布了多款支持M.2的服務器，看來其對M.2進入數據中心早已做好准備。
最后，完善的廠商支持推進生態系統成熟
2016年，NVMe朋友圈還迎來了一個好消息，NVMe over Fabrics規范發布了，預示着NVMe即將進軍網絡存儲市場，作為主要獲益者Mellanox自然笑得合不攏嘴。
但是NVMe絕不是寡頭壟斷，在這個市場，無論是底層的SSD，中間的服務器平台還是上層的存儲軟件，都可以參與進來。我們看到，其中不乏國內廠商。
NVMe顯示出蓬蓬勃心，准備在2017大干一場，下一步就是接受市場的考驗。NVMe定會在市場中適應需求並完善自己，形成一股強大的勢力。
總結
這篇文章從4個方面闡述了NVMe終會替代SATA的理由。SATA作為機械硬盤時代的領導者，固然有它適用於市場的多個優勢。但是時代在變化，底層硬件和上層軟件都在進行創造和革新，身處在這個時機，我們即感到幸福又感到絲絲焦慮。
不過，新技術給我們的世界帶來進步，不管怎樣，我們應該此感到高興並且准備迎接變化。
說明
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參考資料
1，PCIe NVMe* SSD in Smaller Form Factors by Becky Loop
2，Why NVMe Will Replace SATA SSDs in the Data Center by Michael Smullen
3，http://www.supermicro.org.cn/products/nfo/M.2.cfm
4，https://www.amazon.com/
5，https://www-ssl.intel.com/
6，http://www.tomsitpro.com/articles/datacenter-m.2-ssd-pcie-specification,2-950.html
7，http://www.flashmemorysummit.com/English/Collaterals/Proceedings/2016/20160809_Keynote4_WD_Sivaram.pdf
8，http://www.techinsights.com/NAND-flash-roadmap/
