Обновления форм-фактора EDSFF в 2020 году: новые версии, растущее распространение

Семейству стандартов форм-фактора SSD для предприятий и центров обработки данных исполнилось около трех лет, и они продолжают развиваться. Варианты форм-фактора EDSFF набирают обороты на нескольких рынках, и уроки, извлеченные первыми пользователями, по-прежнему позволяют вносить изменения в спецификации. Множество вариаций под эгидой EDSFF не сильно упрощены, но, по крайней мере, краткая война форматов между форм-фактором EDSFF E1.S и Samsung NF1 завершилась, и теперь Samsung поддерживает и вносит свой вклад в стандарт E1.S. По мере роста внедрения EDSFF мы, вероятно, увидим, что некоторые варианты теряют актуальность, как это случилось с некоторыми из менее популярных размеров карт M.2. Но даже после того, как станет ясно, какие члены семейства EDSFF преуспевают на рынке, менее популярные варианты, вероятно, останутся частью документов по стандартам.

Все разновидности EDSFF имеют общий стандарт соединителей, который возник как стандарт масштабируемых соединителей Gen-Z и был принят несколькими другими стандартами. Разъем Gen-Z обеспечивает гораздо более высокую плотность, чем традиционные слоты PCIe, обеспечивает питание 12 В, которого не хватает M.2, и является относительно перспективным, предлагая адекватную целостность сигнала для будущих версий PCIe. Стандарты EDSFF определяют три размера разъема и распиновки для каналов PCIe x4, x8 и x16.

Форм-факторы EDSFF бывают двух высот: для серверов высотой 1U E1.S и E1.L, краткие и длинные производные от концепции Intel Ruler. Для серверов 2U размеры E3 аналогичны существующему форм-фактору 2,5-дюймовых дисков.

Перезагрузка E3

Наиболее существенные изменения за последний год коснулись форм-факторов E3. Ранее в этом месяце была опубликована версия 2.0 спецификации форм-фактора E3, которая нарушает обратную совместимость с версией 1.0 с 2018 года. Мотивацией для несовместимых изменений послужила спецификация NIC 3.0 Open Compute Project (OCP), которая имеет аналогичные размеры, но использует новый вариант разъема Gen-Z: OCP добавила четвертую вкладку с 28 дополнительными контактами для передачи различных сигналов боковой полосы, не включенных в версию разъема 4c (x16). Форм-фактор E3.S был немного расширен, чтобы соответствовать размерам стандарта OCP NIC 3.0, а расположение разъема было перемещено для обеспечения совместимости с OCP NIC 3.0. С новой версией спецификации EDSFF E3 теперь серверы могут предоставлять слоты, которые могут выполнять любую роль.

Форм-факторы E3 являются наиболее функциональными и гибкими в EDSFF. Они поддерживают подключения до PCIe x16, хотя большинство твердотельных накопителей по-прежнему будут использовать только x4. E3.L 2T предлагает такой же физический объем и TDP, что и дополнительная плата PCIe половинной высоты и половинной длины. E3.S с двумя значениями толщины немного больше, чем две обычные толщины для твердотельных накопителей U.2 / U.3, но E3.S предлагает лучшее охлаждение и возможность использования большего количества линий PCIe. Недавно растянутый E3.S также стал достаточно большим, чтобы печатную плату E1.S можно было установить внутри корпуса E3.S, обеспечивая быстрый и простой путь для совместимости между двумя высотами.

При запуске семейства EDSFF основное внимание на раннем этапе уделялось форм-факторам E1.S и E1.L, поскольку они удовлетворяли наиболее насущные потребности гипермасштабируемых центров обработки данных. Форм-факторы E3 более привлекательны для традиционных корпоративных серверов, которым требуется больше времени для принятия подобных изменений. Dell и HPE являются ведущими сторонниками этой части семейства EDSFF. Поскольку стандарт E3 был только что перезагружен с несовместимым изменением, теперь мы смотрим на продукты E3 версии 2.0, которые появятся на рынке примерно в первой половине 2022 года.

Серверы, использующие форм-факторы E3, вероятно, будут использовать более одной версии, например с дюжиной или более тонких слотов для твердотельных накопителей, а также несколько более толстых слотов 2T для сетевых карт, ускорителей и твердотельных накопителей повышенной мощности (например, на основе 3D XPoint или память другого класса). Хотя они в основном предназначены для систем 2U, форм-факторы E3 могут использоваться в серверах 1U, но имеют некоторые недостатки в охлаждении и плотности по сравнению с E1.S для систем 1U.

E.1S в производственном использовании

Семейство E1.S теперь включает пять вариантов толщины. Тем не менее, стандарты для «голой» печатной платы или платы с радиатором не привлекают особого внимания. Три (ранее две) версии с полным корпусом кажутся наиболее популярными. Их можно вставить прямо в отсек для горячей замены, не привинчивая их к лотку или корзине. В передней части накопителя находится фланец с двумя отверстиями для винтов, которые используются для крепления соответствующего фиксирующего механизма для любого серверного шасси, в которое будут установлены накопители. Samsung недавно предложила изменить это, добавив несколько дополнительных вырезов, чтобы включить безвинтовую версию их фиксирующего механизма, который будет быстрее устанавливать.

В этом году к стандарту E1.S добавился новый вариант радиатора промежуточной толщины, предложенный Microsoft и предназначенный для их центров обработки данных Azure. Microsoft обнаружила, что симметричный корпус диаметром 9,5 мм не обеспечивает достаточного охлаждения для тех дисков, которые они ожидают от твердотельных накопителей PCIe Gen4 (по крайней мере, в пределах разумной скорости вращения вентилятора), но асимметричный корпус / радиатор диаметром 25 мм приносит в жертву. слишком большая плотность и избыточный тепловой запас, который Microsoft не нужен для их основных накопителей. В результате появилась стандартизованная версия с диаметром 15 мм, которая уже масштабируется.

Варианта корпуса толщиной 9,5 мм уже было достаточно, чтобы отключить серверные диски M.2, за исключением использования загрузочного диска: он предлагает возможность горячей замены и питание 12 В, которых не хватает M.2, и может быть развернут с аналогичной плотностью. Более новая версия E1.S с радиатором толщиной 15 мм может в конечном итоге стать более популярной, но это слишком ново, чтобы судить о том, сколько тяги он получит по сравнению с первоначальными сторонниками. По сравнению с твердотельными накопителями U.2 2,5 дюйма / 15 мм, форм-фактор E1.S 15 мм по-прежнему является значительным улучшением: четыре диска E1.S 15 мм могут уместиться в пространстве двух дисков 15 мм U.2, а диски E1.S — Системы, ориентированные на хранение, могут достичь более высокой плотности с опцией 9,5 мм, но форм-факторы E1.L предлагают еще более высокую плотность хранения.

Вариант с 25-миллиметровым радиатором E1.S теперь кажется наименее популярным из трех вариантов корпуса. У него все еще есть ниша для втискивания мощных ускорителей в системы 1U, но ширина печатной платы может быть ограничивающим фактором, а форм-факторы E3 также позволяют разместить большие и мощные чипы. Любой слот E1.S с 8 полосами PCIe вместо 4, вероятно, будет использовать как минимум 15-миллиметровый радиатор, потому что ускорителю, способному использовать такую ​​большую полосу пропускания, потребуется дополнительное охлаждение.

Все варианты E1.S используют одну и ту же печатную плату и различаются только металлическим корпусом и высотой радиатора (если таковой имеется), поэтому на поставщиков SSD не так уж много бремени поддерживать все три из 9,5 мм, 15 мм и 25 мм. Поставщики серверов сталкиваются с более сложным выбором, решая, насколько широкими будут их слоты; более узкие диски могут быть установлены в более широкие слоты, но это может привести к несбалансированному потоку воздуха — хотя и не так плохо, как оставить слот пустым без вставленного заполнителя. Наиболее распространенная конфигурация для универсальных серверов 1U может в конечном итоге оказаться банком слотов E1.S для хранения плюс один или два слота NIC E3.S / OCP — это кажется особенно вероятным, если подход OCP, в котором все операции ввода-вывода размещаются спереди сервера популярны за пределами гипермасштабируемых центров обработки данных.

E1.L Без изменений

В форм-фактор E1.L в последнее время не вносилось никаких изменений. Этот остается наиболее близким к оригинальной концепции Intel Ruler. Он намного длиннее любого другого форм-фактора, поэтому вся компоновка сервера должна быть спроектирована на основе E1.L. Этот форм-фактор будет использоваться почти исключительно в системах, спроектированных с единственной целью — содержать большое количество флэш-памяти, и не будет широко применяться для серверов общего назначения или серверов, ориентированных на вычисления. E1.L подходит для накопителей емкостью в несколько десятков ТБ каждый.

Формально не являясь частью спецификаций EDSFF, Рабочая группа Open Compute Project по хранению разработала спецификацию OCP NVMe Cloud SSD. Это объединение большинства требований Microsoft и Facebook к их твердотельным накопителям, охватывающих такие области, как дополнительные функции NVMe, возможности телеметрии, надежность и производительность, которые нужны этим компаниям. Спецификация Cloud SSD применяется к форм-факторам M.2 22110, E1.S и E1.L. Некоторые поставщики твердотельных накопителей уже ориентируются на эту спецификацию, что поможет сократить объем настройки прошивки, необходимой различным клиентам.

Связанное чтение