Hoy en día, desde jugadores y editores de vídeo hasta ejecutivos de empresas de software que lanzan aplicaciones en la nube exigen soluciones más rápidas para el almacenamiento de datos. La razón es sencilla: los entornos informáticos son más rápidos y rinden más con mejores tecnologías, lo que significa menos latencia para los jugadores, tiempos de renderizado de vídeo más cortos para los editores y una ejecución rápida y fluida de las cargas de trabajo en la nube para las empresas.
Por desgracia, no es fácil elegir la solución adecuada. Términos desconocidos, especificaciones técnicas complejas y un número aparentemente infinito de opciones potenciales confunden. Para reducir el campo de posibilidades y ayudar a los usuarios a encontrar la solución adecuada para sus necesidades, echamos un vistazo a dos de las tecnologías de almacenamiento de datos más utilizadas disponibles: NVMe y SATA.
Los protocolos NVMe y SATA son compatibles con las unidades SSD, una tecnología que en la última década ha sustituido a los discos duros como estándar del sector para aplicaciones de consumo y profesionales, así como para cargas de trabajo empresariales. A diferencia de los discos duros, que tienen latencia y tiempos de acceso inherentes, las unidades SSD se basan en memoria flash y no tienen partes móviles, lo que las hace mucho más rápidas.
Las SSD son dispositivos de almacenamiento en estado sólido que utilizan memoria flash para almacenar datos persistentes en sistemas informáticos. A diferencia del almacenamiento magnético (como los discos duros y las disqueteras), que almacenan los datos mediante imanes, las unidades de almacenamiento SSD utilizan chips NAND, una tecnología de almacenamiento no volátil que no necesita una fuente de alimentación para conservar sus datos. Según un informe reciente de Gartner (enlace externo a ibm.com), actualmente, las unidades SSD están superando a las HDD como estándar preferido del sector para cargas de trabajo de datos estructurados.
NVMe (memoria no volátil exprés) es un protocolo de transporte y comunicación de almacenamiento de datos para SSD que ofrece mejor rendimiento y tiempos de respuesta más rápidos que sus competidores. Se ha diseñado para soportes de almacenamiento no volátiles de alto rendimiento, lo que la convierte en una solución excelente para los entornos informáticos más exigentes de hoy en día.
NVMe puede implementar cargas de trabajo empresariales con una menor infraestructura y que consume menos energía que el estándar SCSI (Small Computer System Interface), ampliamente utilizado. Las unidades NVMe pueden ofrecer mejores tiempos de respuesta que los discos duros gracias a las mejoras en el controlador del dispositivo, que permiten el paralelismo y el sondeo, y ayudan a reducir la latencia para evitar cuellos de botella en el procesador.
La tecnología de almacenamiento NVMe está diseñada para sustituir a los protocolos SATA (Serial Advanced Technology Attachment) y SAS (Serial Attached SCSI), que eran el estándar del sector hasta la introducción de NVMe en 2011. Además de mejorar la capacidad de almacenamiento de datos y la tecnología de transferencia, NVMe también ha contribuido al auge de otras tecnologías importantes que se desarrollaban más o menos al mismo tiempo, como el Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial (IA) y el machine learning (ML).
Una de las mayores diferencias entre las SSD NVMe y las SSD SATA es que las primeras utilizan un bus PCIe (Interconexión de componentes periféricos exprés) para acceder al almacenamiento flash. Esta característica de las SSD NVMe elimina la necesidad de un controlador intermedio, lo que ayuda a reducir la latencia. Sin embargo, las NVMe también pueden ejecutarse en cualquier tipo de interconexión de “estructura”, como Fibre Channel y Ethernet, y dentro de Ethernet, iWarp, RoCEv2, iSER y NVMe-TCP.
A diferencia de las unidades que utilizan el protocolo SCSI, que sólo pueden implementar una única cola de comandos, las unidades SSD NVMe pueden ejecutar decenas de miles de colas de comandos paralelas a la vez. Con las unidades SSD NVMe, el método de conexión es independiente del protocolo. Por ejemplo, el conector PCIe NVMe puede acceder a una sola unidad a través de una conexión PCIe que ejecute el protocolo NVMe.
Las SSD M.2 son un factor de forma o conector utilizado en las SSD. Aunque el término se utiliza a menudo indistintamente con NVMe, en realidad son dos tipos diferentes de tecnología de almacenamiento. Mientras que las unidades NVMe se conectan a una ranura PCIe de una placa base, lo que aumenta sus velocidades de transferencia de datos, las SSD NVMe m.2 son un factor de forma físico que permite el almacenamiento de alto rendimiento en dispositivos pequeños y de bajo consumo, como ordenadores portátiles y tabletas ultrafinos.
Desde hace unos quince años, la interfaz SATA (Serial Advanced Technology Attachment) es la más utilizada para transferir datos entre la placa de circuito impreso de un ordenador y un dispositivo de almacenamiento interno o externo. Hasta hace poco, casi todos los ordenadores de sobremesa y portátiles estaban equipados con hardware compatible con SATA. Sin embargo, con el auge de las SSD y el desarrollo de la tecnología NVMe diseñada específicamente para ellas, la popularidad de SATA ha empezado a decaer en los últimos años.
SATA se lanzó en 2003 como una mejora de PATA (Parallel Advanced Technology Attachment), un estándar industrial para disquetes internos, discos duros y unidades de disco óptico. Cuando se publicaron sus especificaciones por primera vez en 2003, el protocolo SATA demostró inmediatamente varias ventajas clave sobre las interfaces PATA, entre las que se incluyen las siguientes:
Una de las ventajas de SATA frente a NVMe es su compatibilidad con hardware antiguo. Los discos duros SSD y SATA se conectan a la placa base a través del hardware del controlador. En su configuración más simple (modo IDE), el disco duro conectado puede ser reconocido como un dispositivo PATA. Esto permite una mayor compatibilidad con sistemas antiguos, aunque con una caída del rendimiento cuando la unidad SATA está en modo IDE.
Si la compatibilidad con un dispositivo antiguo no es un requisito, los usuarios pueden configurar un controlador SATA en modo AHCI (Advanced Host Controller Interface) para mejorar el rendimiento. El modo AHCI también admite interfaces externas e intercambio de discos en caliente, es decir, quitar y conectar discos sin apagarlos.
Otro modo SATA, RAID (Matriz redundante de discos independientes), ofrece un nivel extra de protección de datos al permitir a los usuarios almacenar copias de los mismos datos en distintas ubicaciones, por ejemplo en varios discos duros o SSD.
SATA externo (eSATA) es otra característica importante de la tecnología SATA que admite unidades externas a través de áreas de expansión específicas denominadas puertos. eSATA es más rápido que sus competidores y compatible con muchas tecnologías de unidades de disco existentes, como discos duros, disqueteras, unidades extraíbles, dispositivos Blu-ray, CD-ROM y DVD. Hay muchos usos comunes para las unidades eSATA, como la edición de vídeo y audio y las copias de seguridad de datos.
En una comparación directa en la que solo se tienen en cuenta la velocidad y el rendimiento, el protocolo NVMe es muy superior a SATA. Mientras que SATA se diseñó como una interfaz de almacenamiento SCSI para facilitar la transferencia de datos específicamente desde y hacia discos duros, NVMe se diseñó específicamente para SSD que utilizan tecnología flash.
Según un informe publicado en 2023 por International Data Corporation (IDC) (enlace externo a ibm.com), el protocolo NVMe se ha diseñado para acelerar la transferencia de datos a sistemas conectados a través de PCI express (PCIe), un bus de expansión serie estándar que conecta un ordenador a uno o varios periféricos.
Por su diseño, NVMe está mejor equipado que SATA para utilizar zócalos PCIe y transferir datos entre el almacenamiento y el procesador. Cuando los discos duros seguían siendo el estándar del sector para el almacenamiento y el acceso a los datos, SATA resultaba atractivo, pero a medida que las SSD ganaron impulso, NVMe se convirtió rápidamente en la opción elegida por la mayoría de los usuarios. Es más, el protocolo simplificado de NVMe lo hace más adecuado que SATA para aplicaciones en tiempo real como ML y AI, que se han hecho muy populares en los últimos años. NVMe también está bien posicionado para soportar entornos de almacenamiento de nube híbrida, multinube y mainframe gracias a su alto rendimiento y protección de datos integrados.
Sin embargo, todavía hay casos en los que algunos usuarios prefieren SATA. Por ejemplo, sigue siendo más asequible que NVMe, aunque la popularidad de las SSD NVMe está haciendo bajar los precios. A continuación se muestra una comparación de las dos tecnologías por capacidad.
Las unidades SSD NVMe pueden ofrecer velocidades y rendimiento mucho mayores que las unidades SSD SATA, ya que pueden enviar y recibir comandos NVMe más rápidamente y proporcionar un mejor rendimiento. Mientras que las SSD NVMe utilizan PCIe para conectar el almacenamiento SSD directamente a un servidor o CPU, las SSD SATA utilizan la interfaz de bus Serial ATA Express, más lenta.
La capacidad de conexión PCIe utilizada por NVMe y su ancho de banda son mayores que los de un puerto SATA. Además, cada generación de PCIe duplica el ancho de banda de la anterior. En cuanto a SATA, es fijo y tiene un ancho de banda de enlace inferior a PCIe, por lo que las conexiones no mejoran con las generaciones posteriores. Las conexiones PCIe también son más escalables que las SATA, ya que utilizan "carriles" que permiten duplicar el ancho de banda durante la misma generación.
Una de las características más importantes de NVMe es su capacidad para ejecutar operaciones simultáneas en varios hilos, lo que se conoce como paralelismo. Las unidades SSD NVMe tienen una profundidad de cola de 64.000, mientras que SATA sólo admite 32 solicitudes de E/S en una cola al mismo tiempo. NVMe utiliza colas de comandos paralelas y un "bucle de sondeo" en lugar del controlador de dispositivo basado en "interrupciones" de sus predecesores, lo que reduce la latencia y las restricciones del sistema.
En cuanto a tecnologías más recientes, como IA, ML y la nube, NVMe es una opción mucho más compatible que SATA, ya que se ha desarrollado en paralelo con estas tecnologías durante el mismo periodo. NVMe funciona de manera fluida con todos los sistemas operativos modernos, incluidos móviles, ordenadores portátiles y videoconsolas. Sin embargo, cuando se trata de compatibilidad con tecnologías más antiguas (como discos duros), muchos dispositivos antiguos con hardware SATA no son compatibles con NVMe porque no tienen las conexiones necesarias para los zócalos PCIe NVMe.
Aunque las unidades NVMe y SATA se han vuelto más asequibles en los últimos años, las SSD SATA siguen siendo las menos caras. Por ejemplo, una unidad SATA de 2,5 pulgadas y 1 TB de Samsung cuesta algo más de 100 dólares, frente a los aproximadamente 170 dólares de su equivalente NVMe (en el momento de escribir estas líneas). Los precios de las unidades SSD de nivel empresarial varían aún más, llegando a menudo a los miles de dólares. Aunque NVMe se ha convertido en el estándar del sector para las cargas de trabajo empresariales, las SSD SATA se siguen utilizando ampliamente en los PC en lugar de los HDD, porque son mucho más rápidos.
La elección entre NVMe y SATA depende de las necesidades del usuario. Para PC, SATA es sin duda una opción más barata si el usuario está dispuesto a aceptar una velocidad inferior. Para las necesidades de las empresas, las ventajas de utilizar NVMe son evidentes, incluso a un precio más elevado. Estos son algunos ejemplos de aplicaciones prácticas de ambas tecnologías:
Para muchos usuarios, las unidades SSD SATA son lo bastante rápidas para satisfacer sus necesidades diarias de almacenamiento y transferencia de datos. A un precio más bajo, al menos de momento, siguen siendo una opción atractiva. Sin embargo, a nivel empresarial, NVMe se está convirtiendo rápidamente en el estándar del sector.
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