SATA et NVMe sont tous deux des interfaces de connexion pour les disques. SATA, ou Serial ATA, existe depuis qu’il a remplacé le Parallel ATA au tournant du siècle, tandis que NVMe, ou Non-Volatile Memory Express, est une technologie plus récente et plus rapide. Cet article examine NVMe et SATA afin d’expliquer ce qu’ils sont, comment ils fonctionnent et ce qu’il faut savoir à leur sujet.
Qu’est-ce que le SATA ?
Serial Advanced Technology Attachment, ou SATA, est le successeur de l’interface de bus Parallel ATA utilisée pour connecter les disques SSD, les disques durs (HDD), ainsi que les lecteurs optiques aux cartes mères. Les connexions parallèles reposaient sur des câbles plats, larges et semblables à des nappes, tandis que les câbles SATA sont plus fins et plus faciles à manipuler. Le SATA a considérablement amélioré son prédécesseur.
Mais l’histoire du SATA ne se résume pas à un câblage plus propre et plus facile à gérer. La norme a connu plusieurs révisions destinées à améliorer ses performances, notamment SATA Express en 2013, qui prend en charge les connexions SATA et PCIe dans les spécifications de son connecteur. Malgré ses capacités prometteuses en matière de transfert de données, cette norme ne s’est pas imposée et a perdu du terrain face au développement de disques au format M.2, plus récents et moins encombrants.
La dernière version du SATA offre de meilleures performances et une intégration accrue avec les autres normes d’E/S du secteur. Elle prend également en charge le branchement à chaud — ce qui signifie qu’un périphérique de stockage SATA peut être connecté à un système sous tension ou en être retiré tout en continuant à fonctionner normalement, ce qui n’était pas possible avec le PATA. Elle utilise aussi l’interface Advanced Host Controller Interface (AHCI), qui permet la mise en file d’attente native des commandes (NCQ), une technologie d’optimisation des disques qui améliore les performances.
Qu’est-ce que le NVMe ?
Non-Volatile Memory Express est une spécification d’interface de contrôleur hôte qui utilise le bus PCI Express (PCIe) pour connecter des SSD à un serveur. Les SSD NVMe sont également appelés SSD PCIe.
NVMe résout un problème qui survient lorsque le stockage flash rapide se heurte aux anciennes technologies de transport des données : les goulots d’étranglement. En substance, un disque NVMe peut surpasser les interfaces de stockage et les architectures de bus conçues pour les disques rotatifs.
NVMe à la rescousse. Par rapport aux modèles SATA et SAS, les disques NVMe peuvent transférer des données à des vitesses fulgurantes et offrir des performances élevées pour les charges de travail de stockage exigeantes qui ont pu freiner les entreprises par le passé.
La connexion NVMe via PCIe fait transiter les données de stockage directement vers la mémoire vive pour leur traitement, sans passer par un contrôleur. L’interface permet à une seule file d’attente d’entrées/sorties (E/S) de prendre en charge jusqu’à 64 000 commandes et un maximum de 65 353 files d’attente d’E/S. Elle offre également de nombreuses fonctionnalités de niveau entreprise, comme la protection de bout en bout et le contrôle de flux, ainsi que la prise en charge de NVMe/TCP.
En matière de performances, NVMe change la donne. Mais il ne garantit pas nécessairement de meilleures performances flash. Avant de se lancer, les responsables du stockage devront se renseigner et tester la technologie afin de vérifier que les disques NVMe correspondent à leurs objectifs et à leur infrastructure informatiques — d’autres facteurs peuvent également affecter les performances et créer des goulots d’étranglement.
Le format le plus courant des SSD NVMe est le M.2. Il est petit, fin et léger. Un SSD NVMe M.2 se place sous la carte mère, entre le processeur et le connecteur PCIe, plutôt que d’être relié par un câble externe. Il existe également des disques SATA M.2, mais ils sont moins courants.
NVMe ou SATA
Voici une comparaison des protocoles NVMe et SATA selon plusieurs critères clés.
Performances
Les vitesses de lecture maximales des SSD SATA sont de 560 Mo/s en lecture (1 To) et de 540 Mo/s en écriture (1 To), mais il s’agit de la limite théorique dans une situation idéale. Les débits actuels du SATA III sont généralement légèrement ou largement inférieurs à 500 Mo/s.
Les vitesses maximales de lecture des SSD NVMe atteignent environ 12 400 Mo/s en lecture (2 To) et 11 800 Mo/s en écriture (2 To). Certains disques NVMe atteignent également une moyenne de 10 000 Mo/s pour les commandes de lecture et d’écriture, mais ces débits sont mesurés dans des conditions de test très spécifiques.
Prix
Les prix du SATA et du NVMe ont baissé au cours des dernières années. Un SSD SATA Samsung de 2,5 pouces et de 1 To coûte 109 $, tandis qu’un modèle M.2 PCIe Gen 4 de 1 To coûte environ 169 $.
Le prix des deux types de SSD varie fortement en fonction de leur taille et de leur capacité et, globalement, un SSD SATA reste plus abordable. Pour les besoins extrêmement élevés en performances, le NVMe peut constituer le meilleur choix pour les entreprises, et le secteur technologique adopte de plus en plus cette technologie. Le SATA est loin d’être obsolète. Il reste utile pour le stockage et les jeux vidéo — les SSD sont toujours extrêmement rapides comparés aux HDD, même les disques SATA. Ils sont également bien établis, et les machines plus anciennes qui ne prennent pas en charge les périphériques NVMe prennent toujours en charge les disques SATA.
Les SSD d’entreprise sont une tout autre histoire. Les prix varient, c’est le moins qu’on puisse dire, mais ils se situent généralement dans les centaines de dollars et peuvent atteindre plusieurs milliers. Certains disques NVMe seront plus chers que les modèles SATA, mais les prix sont souvent assez similaires dans cette catégorie.
Parallélisme
Le parallélisme du NVMe désigne sa capacité à exécuter de nombreuses opérations simultanément au moyen de plusieurs threads. Les E/S rapides du NVMe augmentent considérablement les vitesses de traitement. Les disques NVMe ont généralement une profondeur de file d’attente de 64 000 et prennent également en charge 64 000 files d’attente. Le SATA se contente d’une profondeur de file de 32 et d’une seule file de commandes ; le disque peut contenir au maximum 32 requêtes d’E/S dans une file à un moment donné.
| NVMe | SATA | |
|---|---|---|
| Interface | Utilisé uniquement dans les environnements flash | Prend en charge les SSD et les HDD |
| Performances | Capacité de la file d’attente de 64 000 commandes et prise en charge de 64 000 files d’attente | Profondeur de file de 32 et file de commandes unique |
| Cas d’utilisation | Adapté aux applications critiques pour l’entreprise et aux bases de données riches en transactions | Adapté aux grandes capacités, à la faible disponibilité et aux lectures séquentielles |
| Coût | Coût plus élevé, mais prix en baisse | Généralement moins cher que le NVMe |
NVMe ou SATA ?
Les deux technologies ont leurs usages et leurs avantages. Le principal avantage du SATA réside dans son prix inférieur, mais comme les prix du NVMe diminuent eux aussi rapidement, les entreprises peuvent estimer que le SSD plus rapide vaut la dépense supplémentaire au vu du gain de performances. Les petites entreprises qui n’ont pas encore prévu de budget pour un SSD NVMe — et qui disposent toujours de SSD SATA fonctionnels — peuvent considérer qu’il est préférable de conserver leurs disques actuels pour le moment.
Le NVMe est idéal pour le traitement de données haute performance et le stockage de grandes quantités de données. Les technologies qui permettent de traiter rapidement les charges de travail de stockage des entreprises séduiront les opérateurs actuels de centres de données. Les organisations à la recherche de performances plus rapides et plus réactives pour leurs applications et leurs bases de données devront surveiller le marché des systèmes compatibles NVMe.
Dans un avenir prévisible, le NVMe coexistera avec les périphériques SATA et SCSI connecté en série (SAS) dans les environnements de centres de données. À l’avenir, d’autres signes montrent que les fournisseurs de solutions de stockage cherchent à creuser davantage l’écart de performances entre NVMe et SATA. Intel en est un bon exemple : bien qu’il commercialise des SSD NVMe à mémoire flash, le fabricant de puces a également lancé des SSD NVMe Optane. Optane, fondé sur la technologie 3D XPoint de l’entreprise, est une solution de mémoire persistante ou de mémoire de classe stockage (SCM) qui associe les caractéristiques de performance de la mémoire vive dynamique (DRAM) à la capacité de la mémoire flash à conserver les données lorsque l’alimentation est coupée. 3D XPoint a été développée conjointement par Intel et Micron.
NVMe over Fabrics (NVMe-oF)
NVMe over Fabrics permet le traitement des données stockées sur les réseaux Ethernet et Fibre Channel. La technologie d’E/S parallèle gère les requêtes d’entrée et de sortie sur un réseau NVMe afin que plusieurs requêtes puissent être traitées simultanément au lieu d’être mises en file d’attente, comme pour le stockage NVMe sur un seul ordinateur. NVMe-oF étend le stockage NVMe au-delà d’une seule application.
En résumé : NVMe ou Flash
La technologie NVMe s’est d’abord imposée comme une solution révolutionnaire dans le stockage de données à grande échelle, surpassant les SSD SATA traditionnels grâce à ses E/S rapides et à ses performances supérieures. Si les SSD SATA restent pertinents en raison de leur coût inférieur, la baisse des prix des disques NVMe incite les entreprises à envisager ces derniers pour améliorer leurs performances.
À l’avenir, la coexistence du NVMe avec les périphériques SATA et SAS dans les centres de données semble prometteuse. Les capacités impressionnantes de la technologie NVMe révolutionnent le stockage des données et façonnent l’avenir de solutions de stockage rapides, évolutives et réactives pour les entreprises du monde entier.
À lire ensuite : Vitesse et performances des SSD NVMe par rapport aux autres SSD