SATA·SAS·NVMe

SATA, SAS, NVMe는 저장장치와 호스트가 명령과 데이터를 주고받는 통신 방식이다. M.2·U.2·3.5인치처럼 생긴 외형과 장착 방식은 다른 기준이므로 함께 섞어 읽지 않아야 한다. 같은 NVMe 프로토콜도 M.2 카드, U.2 드라이브, PCIe 확장카드에서 쓰일 수 있다. 반대로 M.2 카드 안에서도 SATA 프로토콜을 쓰는 제품이 있다. 외형만으로 프로토콜을 알 수 없으므로 인터페이스와 폼팩터를 따로 확인해야 한다.

SATA

Serial ATA(SATA)는 데스크톱과 노트북의 HDD·SSD·광학 드라이브에 널리 쓰였다. SATA III로 불리는 6Gbit/s 링크는 표시된 신호 속도를 그대로 쓰지 않는다. 8b/10b 부호화와 프로토콜 오버헤드를 거치므로 일반 SATA SSD에서는 약 550MB/s 부근에서 순차 전송 한계가 나타난다. AHCI는 회전식 디스크 시대의 호스트 인터페이스를 이어받아 호환성이 좋다. 그만큼 대규모 병렬 큐를 효율적으로 처리하는 구조에는 한계가 남는다.

SAS

Serial Attached SCSI(SAS)는 서버와 스토리지 환경에서 이중 포트, 확장기, 많은 장치 연결, 관리 기능을 제공한다. 이 기능은 장치를 많이 묶고 운용하는 환경에서 경로와 관리 수단을 함께 다룬다. SAS 컨트롤러는 SATA 장치를 지원하는 경우가 많지만, 반대로 SATA 컨트롤러에 SAS 드라이브를 연결할 수는 없다. 커넥터가 비슷해 보여도 말하는 프로토콜과 커넥터 뒤의 컨트롤러 기능이 다르기 때문이다.

NVMe

NVM Express(NVMe)는 비휘발성 메모리를 위해 설계된 명령 집합과 큐 구조다. 저장 장치를 PCIe로 연결할 때만 쓰이는 것은 아니며, RDMA와 TCP 같은 패브릭 전송도 별도 규격으로 정의한다. 2026년 8월 공개된 NVMe 2.4 규격군은 Base, Command Set, Transport 규격을 나누어 관리한다.

NVMe SSD가 보여 주는 최고 순차 속도는 PCIe 세대와 링크 폭, 컨트롤러, NAND, SLC Cache가 함께 결정한다. 어느 한 수치가 높다고 저장장치 전체 성능이 그대로 따라오지는 않는다. 운영체제 부팅과 작은 파일 접근은 순차 전송과 작업 형태가 다르다. 이 경우에는 최고 순차 속도보다 요청이 처리되는 지연시간과 소프트웨어 경로가 더 크게 작용할 수 있다.

큐와 명령 계층

AHCI의 NCQ는 한 포트에서 최대 32개 명령을 대기시킬 수 있다. NVMe는 여러 Submission Queue와 Completion Queue를 만들어 CPU 코어와 작업을 분산할 수 있도록 설계됐다. 이는 작은 요청 하나를 무조건 빠르게 한다는 뜻보다, 많은 요청을 처리할 때 공유 잠금과 한 대기열의 병목을 줄이는 구조에 가깝다. 운영체제와 드라이버, 장치가 실제로 사용하는 큐 수는 규격의 최대치보다 작을 수 있다.

SAS의 이중 포트는 적합한 드라이브·백플레인·컨트롤러 조합에서 두 경로를 제공해 한 경로 장애에도 접근을 유지하는 데 쓰인다. SATA 드라이브를 SAS 컨트롤러에서 사용할 수 있어도 SATA 장치 자체에 SAS의 이중 포트 특성이 생기는 것은 아니다. 다중 경로 운용은 소프트웨어의 경로 관리까지 포함한다.

NVMe 2.4는 명령·관리 기능의 규격 버전이며 PCIe 세대를 나타내지 않는다. NVMe 2.4라는 표기만으로 PCIe 5.0이나 특정 GB/s를 기대할 수 없다. PCIe transport와 NVMe over Fabrics도 동일한 물리 커넥터가 아니므로, 제품에서는 NVMe 버전·전송 경로·폼팩터를 각각 확인한다.

참고 링크

• NVM Express — 2026년 8월 규격군 개정
• NVM Express, NVM Express Base Specification
• SATA-IO, Serial ATA Specifications

저장장치 구조: 저장장치 · 전송 버스: PCI Express