مقایسه پروتکل های SAS , SATA و NVMe در اس اس دی های سرور

درایو‌های حالت جامد یا SSD و تکنولوژی‌های مرتبط به آن روز به روز پیشرفت می‌کنند. در سال‌های اخیر پیشرفت‌های شگرفی در زمینه کاهش زمان تاخیر، افزایش کاربرد و افزایش سرعت را در ساختار SSD سرور را شاهد بودیم. همه این ویژگی‌ها باعث کاهش زمان مورد نیاز برای انجام عملیات‌های مختلف و افزایش سرعت خواهند بود. تمامی این پیشرفت‌ها باعث شدند تا انتخاب‌های مختلفی برای خریداران به وجود آید. شاید این انتخاب‌های مختلف حالا باعث شدند تا خریداران در تصمیم نهایی خود دچار شک و تردید شوند. یکی از تردید‌ها در مورد تکنولوژی نوظهور NVMe به وجود می‌آید. این پروتکل جدید، ظاهر و اتصال کاملا متفاوتی نسبت به نسل‌های گذشته دارد و شاید کاربرانی که زیاد اهل دنیای تکنولوژی نیستند برای خرید آن واهمه داشته باشند. پروتکل NVMe تقریبا یک دهه پیش راه خود را به دنیای کامپیوتر و سرور باز کرد و توانست پیشرفت‌های بسیار زیادی را در بخش SSD و فضای ذخیره‌سازی به خصوص در چند سال اخیر به وجود آورد. باور عمومی این است که در آینده‌ای بسیار نزدیک در نهایت درایو‌های NVMe به شکل کامل جایگزین SATA و SAS شود اما در حال حاضر صرفا به عنوان انتخابی قابل اطمینان در کنار دیگر پروتکل‌ها قرار گرفته است. انتخاب اینکه کدام پروتکل و اتصال SSD می‌تواند بهترین عملکرد را برای کسب و کار شما داشته باشد، نیاز به این دارد تا درک بهتری از هر کدام داشته باشید. در حال حاضر سه رابط یا پروتکل محبوب در بازار وجود دارد که هر کدام برای کسب سهم بیشتر در دنیای تکنولوژی تلاش می‌کنند، این پروتکل‌ها شامل SATA، SAS و NVMe هستند که در ادامه به معرفی مختصر آنها خواهیم پرداخت.

نگاهی به پروتکل SATA در SSD

این پروتکل که برخی از مواقع با نام ATA نیز شناخته می‌شود، یک رابط دستگاه‌های ذخیره‌سازی است که در سال 2000 معرفی شد. در حال حاضر می‌توان از این پروتکل به عنوان قدیمی ترین پروتکل ارتباط SSD با سیستم یاد کرد. این پروتکل توانست در زمان عرضه عملکرد بسیار بهتری نسبت به رابط PATA که به شکل موازی کار می‌کرد ارائه کند. تکنولوژی PATA در دهه هشتاد میلادی به بازار ارائه شده بود. در مقایسه با نسل قبلی خود، SATA می‌توانست اطلاعات را با نرخ سرعت بسیار بهتری منتقل کند و از میدان الکترومغناطیسی کمتری بهره می‌برد. این تکنولوژی همچنین توانست از سیستم Hot-Swap بهره گیرد. بدین ترتیب که جدا کردن یا متصل کردن یک دستگاه که از SATA استفاده می‌کرد، نیازی به خاموش کردن کلی کامپیوتر یا سرور نداشت. SATA یک رابط نیمه دوبلکس است. بدین معنی که ارتباط صرفا در یک جهت جریان دارد و دستگاه ذخیره‌سازی مذکور نمی‌تواند به شکل همزمان عملیات خواندن و نوشتن اطلاعات را انجام دهد. این ویژگی باعث می‌شد که در عملکرد زمان تاخیر به شکل قابل توجهی افزایش پیدا کند به خصوص در برنامه‌هایی که نیاز به پردازش بسیار حجیمی در بخش ورودی و خروجی دارند. هرچند امروزه درایو‌های SSD با رابط SATA هنوز یکی از محبوب‌ترین محصولات موجود در بازار هستند. دلیل این امر نیز قیمت بسیار پایین آنهاست. آخرین نسخه از این رابط با نام SATA 3.5 در تابستان سال 2020 به بازار عرضه شده است.

نگاهی به پروتکل SAS در SSD

این پروتکل که از سال 2004 به بازار عرضه شد، توانست ویژگی‌های بسیار بهتری نسبت به SATA را ارائه کند. پروتکل SAS از ساختار سریال نقطه به نقطه در کنار SCSI بهره می‌برد و سرعت بسیار خوبی در انتقال داده‌ها با بازده بسیار بالا دارد. SAS می‌تواند به شکل مستقیم به 255 دستگاه متصل شود و ساختار تمام دوبلکس اتصال اجازه می‌دهد تا عملیات خواندن و نوشتن به صورت همزمان اجرا شود. همچنین باید گفت که دستگاه‌های SAS اجازه اتصال به رابط SATA را نیز ارائه می‌کنند. تطبیق پذیری SAS باعث شده تا این پروتکل، انتخاب اول برای سرور‌ها، ایستگاه‌های کاری و دیتاسنتر‌ها در سرتاسر جهان باشد.

نگاهی به پروتکل NVMe در SSD

پروتکل NVMe (Non-Volatile Memory Express) اولین بار در سال 2011 معرفی شد. این پروتکل به شکلی طراحی شده است که تمامی نقاط ضعف SATA و SAS را پوشش دهد. در هر صورت SATA و SAS در زمانی عرضه شدند که هارد دیسک‌های مکانیکی بیشترین استفاده را در سطح جهان داشتند و با پیشرفت تکنولوژی و استفاده عمومی از SSD این دو رابط نمی‌توانستند از کل پتانسیل نسل جدید دستگاه‌های ذخیره‌سازی استفاده کنند. در واقع می‌توان گفت که NVMe اولین رابط دستگاه‌های ذخیره‌سازی SSD است که از اتصال PCIe استفاده کرده و ارتباط کاملا مستقیمی به پردازنده مرکزی یا CPU دارد. بدین ترتیب نیازی به اشغال پهنای باند HBA وجود نخواهد داشت. این پروتکل همچنین دارای ساختار تمام دوبلکس است و قدرت انتقال داده در آن به راحتی بهترین دستگاه‌های SAS و SATA را شکست می‌دهد. دستگاه‌های NVMe با استفاده از تمامی پتانسیل SSD، ارتباطی کاکلا مستقیم و موازی با پردازنده مرکزی داشته، کانال‌های ارتباطی بیشتری را به کاربر ارائه کرده و در نهایت سرعت بسیار بیشتری دارند. همچنین باید گفت که مقایس‌پذیری این دستگاه‌ها نسبت به نسل‌های گذشته افزایش پیدا کرده است. آخرین نسخه از NVMe با نسخه 2.0a در تابستان سال 2021 به بازار عرضه شده است.

کدام پروتکل SSD برای کسب و کار شما مناسب است؟

وقتی صحبت از مقیاس‌پذیری، میزان زمان تاخیر و عملکرد کلی می‌شود، پروتکل NVMe به تنهایی می‌تواند یک برنده مطلق معرفی شود. مقایسه آنها با نسل‌های قدیمی‌تر SAS و SATA می‌تواند این ادعا را به راحتی تایید کند. برای مثال یک دستگاه‌ ذخیره‌سازی NVMe می‌توان سرعت خواندن و نوشتن ترتیبی چندین برابر SATA و SAS داشته باشد. عمق صف برای ورودی و خروجی داده‌ها نیز در NVMe به شکل قابل توجهی بیشتر از دستگاه‌های قدیمی است. این مقدار برای NVMe بیش از 64 هزار واحد است. در حالی که دستگاه‌های SATA صرفا دارای عمق 32  و دستگاه‌های SAS دارای عمق صف 256 هستند. به شکل کلی می‌توان گفت که پروتکل NVMe به صورت اختصاصی برای به کارگیری تمام قدرت SSD طراحی شده است. این در حالی است که پروتکل‌های قدیمی SAS و SATA صرفا برای به کارگیری کامل از قدرت هارد دیسک‌های مکانیکی طراحی شده بودند. بدین ترتیب قدرت مقابله مستقیم بین NVMe و پروتکل‌های قدیمی SAS و SATA وجود ندارد.

بسیاری از بزرگان صنعت کامپیوتر و سرور انتظار دارند که در آینده‌ای بسیار نزدیک NVMe به عنوان استانداردی یکتا در زمینه دستگاه‌های ذخیره‌سازی تبدیل شود. در سازمان‌های بسیار بزرگ نیاز به آینده‌نگری در زیرساخت‌ها وجود دارد. NVMe بدون شک بهترین انعطاف پذیری در عملکرد را در سال‌های آینده ارائه خواهد کرد. رابطی مانند SATA تقریبا از تمامی پتانسیل خود استفاده کرده و بعید به نظر می‌رسد که نسخه‌ای بسیار قدرتمند‌تر از آن ارائه شود. بدین ترتیب SATA به انتهای چرخه زمانی تولید خود نزدیک شده است.

پروتکل NVMe ثابت کرده که در عملیات‌هایی که نیاز به زمان تاخیر بسیار کم وجود دارد، می‌تواند همانند الماس بدرخشد. البته همیشه باید تمامی شرایط در نظر گرفته شود. به عنوان مثال در دنیای واقعی، بودجه یکی از اصلی ترین ارکان برای هر خریدار است. همچنین پلتفرم و زیرساختی که از قبل وجود دارد می‌تواند یکی دیگر از نکات محدود کننده برای خریداران باشد. در تئوری، دستگاه‌های ذخیره‌سازی NVMe با توجه به عملکرد، سرعت و زمان تاخیر کمتر بهترین انتخاب ممکن برای هر خریدار هستند اما در واقعیت شاید بهترین انتخاب برای همه کسب و کار‌ها نباشد. برای کسب و کار‌هایی با زیرساخت قدیمی که بودجه چندان زیادی برای ارتقا در آنها وجود ندارد، SATA و SAS همچنان انتخاب‌های قابل احترامی به شمار می‌روند.