SATA, гудбай

Интерфейс SATA достиг своего предела пропускной способности еще более десяти лет назад – около 550 МБ/с на устройство. Современный NVMe SSD способен передавать через PCIe 5.0 x4 в 20–25 раз больше – 12–14 ГБ/с. Для серверных нагрузок SATA давно стал узким местом на пути интенсивных потоков данных.

Серверы тяготеют к архитектуре CPU → PCIe → NVMe, без промежуточных контроллеров и кабельных «кустарников». Происходит не просто замена накопителей SATA на NVMe, а переход от традиционной модели дисковой подсистемы к PCIe-центричной архитектуре. Универсальная магистраль обслуживает NVMe SSD, сетевые адаптеры, GPU, HBA и RAID-контроллеры. Типичной конфигурацией для производительной дисковой подсистемы становятся 2×M.2 NVMe для ОС и U.2/U.3 NVMe для данных. Закономерно порты SATA постепенно исчезают с материнских плат.

Нехватка SATA на платах не является проявлением жадности производителей или попыткой навязать более дорогие компоненты. Это следствие изменения роли накопителей в современной инфраструктуре и вытеснения устаревших интерфейсов более продуктивными. Производители процессоров и чипсетов также «охладели» к SATA. Если раньше под SATA-контроллеры выделялись линии ввода-вывода, то теперь эти ресурсы направляются на PCIe – для проектировщика серверной платформы каждая линия PCIe имеет гораздо большую ценность, чем еще один порт SATA.

Особенно заметно это в сегменте AI-серверов. В системе с несколькими GPU сотни линий PCIe могут быть задействованы ускорителями, сетевыми адаптерами и высокоскоростными NVMe SSD. В такой конфигурации SATA выглядит архитектурным анахронизмом.

Говорить о полном исчезновении SATA пока рано. Но главные его «клиенты» — механические диски большой емкости — все реже ставятся в серверы приложений. Место SATA HDD – в специализированных системах хранения, в частности NAS. Если в файловом сервере или сервере VMS необходимо хранить десятки терабайт данных, ими будет управлять отдельный SAS HBA или RAID-контроллер в слоте PCIe.

В нише бюджетных серверов и рабочих станций SATA пока присутствует скорее по инерции. У малых компаний объемы данных невелики, они охотно и безболезненно переходят на SSD. Для вспомогательных нужд есть недорогие NAS-хранилища. Хотя скорости серверных SATA SSD достаточно для офисных задач, при сопоставимой стоимости побеждает NVMe SSD. К тому же с ростом доли NVMe и масштабированием производства такие накопители становятся более доступными, тогда как сокращение спроса на SATA SSD не способствует удешевлению.

Рассмотрим в качестве примера современную однопроцессорную плату Mitac SC513G6M4NRE-2V под процессоры Intel Xeon 6. Она предлагает немало вариантов подключения PCIe-устройств:

• 5 слотов PCIe 5.0 x16

• 3 коннектора MCIO x8 NVMe

• 2 слота M.2 22110/2280 NVMe

Разработчики постарались выжать максимум из 88–136 процессорных линий PCIe 5.0 платформы Xeon 6. Но пожалели отдать хотя бы пару линий под SATA — и при этом не стали тратить место на SATA-контроллер и разъемы. Лишние хлопоты.

Другой пример – из экономкласса. Миниатюрная плата AsRock Rack AM5D4ID2 под процессоры AMD EPYC 4005/4004 и AMD Ryzen 9000/8000/7000 выглядит "золушкой" на фоне современных плат для ПК. Однако плата на KNOLL3 X300 – чипсете/I/O-хабе AMD для платформы AM5 – полностью закрывает потребности I/O небольшого сервера:

• Слот PCIe 5.0 x16

• 2 слота M.2 PCIe 5.0 x4

SATA-портов на плате нет. Под малые объемы хранения данных HDD обычно не нужніы. Единственный физический слот PCIe 5.0 x16 можно использовать для SAS/SATA-контроллера, GPU, сетевого адаптера. Или разделить его на четыре канала x4/x4/x4/x4 для подключения четырех NVMe-накопителей. Вместе с двумя M.2 на плате можно получить до шести NVMe SSD - 2×M.2 и 4×U.2. Поддержка NVMe RAID утилитой AMD RAIDXpert2 является существенным преимуществом серверных плат на сокете AM5.

Приговор

Выборочные примеры показывают, что производительное хранение данных не увеличивает расход владельцев серверов. Напротив, бюджетные серверы являются самыми первыми кандидатами на отказ от SATA: нескольких NVMe-накопителей вполне достаточно для ОС, виртуальных машин и рабочих данных.

SATA не является центром дисковой подсистемы и отодвигается на периферию серверной инфраструктуры.