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      EDSFF:重新定義服務器的下一代固態硬盤外形規格

      來源:騰訊網 作者: 更新時間:2021/11/30 10:06:24

      摘要:本月早些時候,鎧俠發布了全球首款CD7系列EDSFF E3.S形態規格的PCIe 5.0固態硬盤。當大家看到這款產品的外形后,相信會和閃德君一樣迷惑:固態硬盤還有長這樣的?

        本月早些時候,鎧俠發布了全球首款CD7系列EDSFF E3.S形態規格的PCIe 5.0固態硬盤。當大家看到這款產品的外形后,相信會和閃德君一樣迷惑:固態硬盤還有長這樣的?

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        其實如果我們仔細看的話,可以獲知這是專為企業和數據中心推出的固態硬盤,與消費級固態硬盤的外觀有些出入也很正常。但這并不妨礙我們對EDSFF外形的好奇,而且當深入去了解它的時候,會發現其一點也不簡單。所以,這期科普內容,就隨閃德君一起系統的認識一下什么是EDSFF外形規格。

        EDSFF概念

        首先,我們要知道EDSFF是什么。其全稱為Enterprise & Data Center SSD Form Factor,翻譯過來也就是「企業和數據中心固態硬盤規格」,它基于英特爾以前的Ruler固態硬盤標準,并由15家公司共同制定,旨在解決數據中心存儲問題?,F在由SNIA作為SFF技術附屬技術工作組(SFF TA TWG)的一部分進行維護。

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        EDSFF提供了一系列動態的外形尺寸,與現有的固態硬盤外形尺寸相比,在容量、可擴展性、性能、可維護性、可管理性、散熱和電源管理方面具有優勢。今天,所有的EDSFF的外形尺寸都共享相同的協議(NVMe)、相同的接口(PCIe)、相同的邊緣連接器(SFF-TA-1002)、相同的引腳排列和功能(SFF-TA-1009)。

        產生背景

        我們今天看到的2.5英寸硬盤外形尺寸自1988年由PrairieTek推出已經存在多年,在隨后的20-21年里,它成為機械硬盤流行的外形規格,并被用在筆記本電腦甚至服務器中。

        在服務器中,由于較小的介質直徑,2.5英寸的外形尺寸使得15K rpm(15000轉/分)的主軸速度更容易實現。這也意味著可以在一個機箱中安裝更多的硬盤,從而提高IOPS和吞吐量。例如,一臺2U服務器通??梢园惭b12個3.5英寸驅動器托架或24個2.5英寸驅動器托架。在設備不如接口快的硬盤驅動器時代,雙倍密度可能會降低容量,但有很多應用愿意用容量來換取性能的翻倍。

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        當SATA和SAS接口的固態硬盤出現時,2.5英寸是合理的選擇,因為它們適合密集的機箱,并且可以互換機械硬盤或固態硬盤。一個驅動器托架允許使用任一種類型的介質,這在10K和15K rpm服務器驅動器與固態硬盤相比仍然具有一定價值時很重要。

        M.2主要是為筆記本電腦準備的,因為2.5英寸的固態硬盤太大了。固態硬盤的優點是不用裝旋轉的介質、馬達、磁頭、執行器和其他部件。相反,他們只需要一些芯片,一個PCB和一個連接器。最終,服務器制造商看到了筆記本在M.2上的體積優勢,開始采用M.2,特別是用于啟動媒體。

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        而到了今天,這些外形規格在服務器市場面臨一些大的挑戰。例如,M.2遇到了散熱方面的挑戰,尤其是PCIe Gen4 固態硬盤。常見的問題是,一個小的固態硬盤往往需要很大的散熱器。M.2 NVMe固態硬盤也不能熱插拔,因為連接器不是為熱插拔設計的。

        PCIe Gen4的2.5英寸固態硬盤也要耗費較大的功率,以致于產生更多的熱量。例如,2.5英寸的外形尺寸不是為70W的固態硬盤設計的。另外,在2U機箱中使用標準的15毫米2.5英寸固態硬盤有24個插槽的限制,所以密度是有一定限制的??偟膩碚f,使用2.5英寸的外形設計來適應旋轉的磁盤不再有意義了。

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        雖然我們開始看到PCIe Gen4的挑戰,但直到PCIe Gen5的出現,這些問題變得更加嚴重。在下一代服務器中,將擁有更多的PCIe通道(下一代雙插槽服務器中的128x通道將被視為低端)。因此,擁有更多PCIe通道的潛力意味著可以擁有更密集的配置,同時也意味著有使用更多固態硬盤和加速器的潛力。

        這就是為什么我們需要一個新的標準,所以讓我們進入E1和E3 ESFF標準,看看服務器將進入怎樣一個世代。

        EDSFF概述

        EDSFF是用于重新定義服務器的下一代外形規格,大體上可以分為適配U1服務器的E1和適配U2服務器的E3兩種外形尺寸。預計市場將迅速轉向EDSFF,并預測2025年EDSFF將占總服務器容量的一半左右。下面,就讓我們來了解E1和E3兩種外形。

        EDSFF E1

        E1的兩大外形尺寸系列是E1.L和E1.S。其中,L代表 「long,長」,S代表 「short,短」。雖然E1.S目前更受歡迎,但E1.L是早期的推動力量,所以我們先來介紹它。

        EDSFF E1.L

        E1.L外形尺寸通常被稱為 「標尺」 固態硬盤外形規格。最初的想法是,一個較長的1U驅動器可以容納更多的NAND封裝,并提供更多的散熱面積,從而實現更大的驅動器。

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        而EDSFF E1.L的缺陷在于它太長了。對于許多服務器來說,擁有這樣長的固態硬盤(318.75毫米或約12.5英寸)是很緊湊的。我們經??吹椒掌髟?0-36英寸的范圍內,所以這么長的固態硬盤將占據適配標準機架服務器深度的三分之一或更多。

        EDSFF E1.L有9.5mm或18mm兩種寬度,分別支持高達25W或40W的功率。

        EDSFF E1.S

        E1.S是EDSFF過渡時期真正的明星,它以寬度換長度。它共有五種寬度選項,共享相同的PCB。其中5.9毫米的設備更類似于我們看到的標準M.2驅動器,但沒有真正的散熱器。8.01毫米的散熱器不夠大,無法為PCIe Gen5 固態硬盤提供足夠的冷卻。因此,我們看到的主要是9.5毫米、15毫米和25毫米E1.S 固態硬盤。

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        9.5毫米的E1.S固態硬盤相對較薄,因此可以將它密集的裝入特定的機箱。由于E1.S硬盤被設計成垂直放置在1U機箱中,而且它們比現有的U.2/U.3/2.5英寸硬盤更薄,因此可以在服務器上連接更多的硬盤。在1U服務器中,就可以容量多達32個9.5毫米的E1.S硬盤,這比使用15毫米2.5英寸驅動器的U.2/U.3固態硬盤解決方案的密度提高了3倍多。

        而15毫米的E1.S硬盤,與傳統的2.5英寸固態硬盤厚度相同,在1U服務器中可以容納24個這樣的硬盤。15毫米的E1.S硬盤將額外的空間用于散熱。這個額外的空間允許使用25W的設備。功耗將成為下一代PCIe Gen5固態硬盤的主要挑戰,因為接口性能非常高,以這種速度移動數據會消耗大量的電力。

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        至于最大的25毫米E1.S硬盤則允許通過增加額外的10毫米來冷卻25W以上的驅動器。這時有人可能會考慮到從9.5毫米到25毫米造成的密度流失,但對于一些服務器來說,功率和散熱更為重要。

        總的來說,E1.S通過結合適合1U服務器的較小外形尺寸(在某些方面更像M.2硬盤),在提供更強性能驅動器方面提供了靈活性。

        EDSFF E3

        和EDSFF E1一樣,EDSFF E3有E3.L和E3.S兩種規格,除此之外,EDSFF E3因為厚度的不同,還有「單寬」和「雙寬」兩種規格。單寬是7.5毫米,雙寬是16.8毫米,有些人會好奇為什么雙寬不是15毫米,這是因為雙寬之間還留有1.8毫米的間隙。一些供應商為了簡化名稱,會將單寬稱為「1T」,雙寬為「2T」(thick,厚度)。

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        E3.S 1T設備的尺寸與U.2/U.3 2.5英寸驅動器的尺寸大致相似,由于這些驅動器不使用驅動器托盤,所以使用了一些額外的空間。

        傳統的服務器供應商正在使用E3.S 1T和2T設備作為一種選擇,幫助傳統的服務器買家過渡到下一代設備。

        E3的額外高度也允許使用x8連接器,如果需要更多的通道,這可能是很重要的。從某種意義上說,E3的外形被定位為雙端口NVMe和SAS 固態硬盤的替代品。另外,以70W設備為例,可能需要更多的通道。

        總結

        如前文所述,EDSFF外形規格在容量、可擴展性、性能、可維護性、可管理性、散熱和電源管理方面都比之前的固態硬盤外形尺寸更具優勢,而不管是服務器制造商還是買家都在認可這些優勢,且隨著EDSFF在服務器容量上的增長,EDSFF替代舊有的硬盤外形標準已是大勢所趨。

        (正文完)

        責任編輯:張華

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