m.2固态硬盘要选ahci和optane哪个（NVMe比SATA接口的SSD究竟快在哪里）

作为一般消费者，在京东上会看到各种M.2接口的固态硬盘往往会无所适从，不知道选择什么好。尤其是有的SSD写得支持SATA协议，有的是支持NvME，到底选择哪种好呢？

NVMe作为新出现的技术，它当然比SATA的SSD硬盘要快，延迟要小。尤其现在SATA接口无疑构成了SSD速度的瓶颈，今天我们就从技术的层面来了解一下为什么NVMe比SATA快，快多少。并对一般消费者如何选择做一个方向性的指导。

我们来看一下他们的对比：

走SATA协议的M.2 SSD会被连接到南桥的SATA port上，在其上走传统的AHCI协议栈（SCSI的一个子集），漫长而延迟很高。AHCI只有1个命令队列，队列深度32，如果发生大量小文件操作，就会发生拥堵。

走NVMe的SSD，直接走PCIe通道，协议栈很浅。而NVMe可以有65535个队列，每个队列都可以深达65536个命令。NVMe也充分使用了MSI的2048个中断向量优势，延迟大大减小，尤其大量小文件时速度更是飞快。

从操作系统的协议栈本身来看：

AHCI还是基于传统的块传输。而NVMe使用了一种叫做“Doorbell”的机制来充分利用了极长的队列，大大减小了延迟。

我们来一起看一下具体的数据。首先来看NVＭe如何减小了协议栈本身的时间消耗，我们用blktrace工具来分析一组传输在应用程序层、操作系统层、驱动层和硬件层消耗的时间和占比，来了解AHCI和NVMe协议的性能区别：

硬盘HDD作为一个参考基准，它的时延是非常大的，达到14ms，而AHCI为125us，NVMe为111us。我们从图中可以看出，NVMe相对AHCI，协议栈及之下所占用的时间比重明显减小，应用程序层面等待的时间占比很高，这是因为SSD物理硬盘速度不够快，导致应用空转。NVMe也为将来Optane硬盘这种低延迟介质的速度提高留下了广阔的空间。

在实际使用情况如何呢？我们以MySQL数据库来说：

1）是一个SATA SSD硬盘，杂草丛生的绿色表面大量时间在等待。

2）是四个SATA SSD组成了RAID，等待时间减小了不少。

3）是一个NVMe的硬盘，几乎看不到绿色了，几乎不再等待。

4）是RAM disk，绿色完全没有了，用户态占比很高。

从上面的分析，我们可以看出NVMe相对SATA协议，在软件和硬件上做了巨大优化，大大减小了协议栈的无谓消耗（overhead）,提高了响应度。

对性能十分敏感的服务器市场已经越来越多的使用NVMe了：

那么对于一般消费者呢？当然是尽量选择NVMe了，尤其是SATA的M.2价格相对并不便宜，存在仅仅是为了适用于老的主板。

有些主板做了特殊处理，BIOS根据插入的M.2硬盘不同，可以走PCH的SATA通道或者走PCIe通道支持NVMe，这时一定要买NVMe的SSD。这么做BIOS需要修改不少，有些主板厂商或主板厂商的BIOS承包商为了简单和一些安全考虑，出厂时限定了支持哪种，这时就需要阅读主板说明书，别买错了，就只能退货了。当然老的主板只支持SATA的接口，就无从选择了。