Форм-факторы EDSFF: новое поколение SSD для дата-центров

Традиционные форм-факторы SSD, такие как диски U.2 и M.2, долгое время считались основой всех дата-центров, но в современных реалиях эти компоненты ограничивают масштабируемость и функциональные возможности вычислительных инфраструктур. M.2 не поддерживает горячую замену и имеют неудобную конструкцию, что затрудняет обслуживание и плотную компоновку. U.2, в свою очередь, сталкивается с серьезными ограничениями по TDP, увеличивая накладные расходы и не позволяя реализовать потенциал новых высокопроизводительных интерфейсов вроде PCIe 5.0/6.0. На фоне стремительного роста объема данных, обрабатываемых в дата-центрах, индустрии коммерческих вычислений потребовался новый форм-фактор SSD-накопителей, который мог бы устранить недостатки U.2 и M.2. Этим форм-фактором стал EDSFF. Сегодня мы расскажем вам, что из себя представляет EDSFF, зачем он нужен, какие виды EDSFF существуют и где они применяются. 

EDSFF (Enterprise and Data Center SSD Form Factor) представляет собой семейство современных форм-факторов SSD-накопителей, разработанных консорциумом SNIA/NVMe специально для замены решений U.2, M.2 и SSD в виде PCIe-карт. Главные задачи форм-фактора EDSFF — стандартизация габаритов для унификации вычислительной инфраструктуры, существенное улучшение возможностей охлаждения, повышение масштабируемости систем и радикальное увеличение плотности хранения данных в стойке при сохранении возможности горячей замены. Важно отметить, что диски EDSFF представлены в нескольких исполнениях, каждое из которых оптимизировано под конкретные задачи и типоразмеры серверного оборудования. Далее мы рассмотрим основные варианты форм-факторов EDSFF.

Для наглядного понимания отличий разных типов форм-факторов SSD, рассмотрим ключевые характеристики этих форм-факторов в сравнительной таблице:

Форм-фактор E1.S позиционируется как прямой аналог популярных M.2-дисков в современных серверах, особенно в высокоплотных конфигурациях высотой 1U. Его габариты варьируются только по толщине: 5.9 мм, 8.01 мм, 9.5 мм, 15 мм или 25 мм при сохранении ширины и длины (25х118 мм). Это позволяет размещать до 32 накопителей E1.S в одной серверной стойке высотой 1U, обеспечивая беспрецедентную плотность хранения данных в инфраструктурах, где важна не производительность, а компактность.

Форм-фактор E1.L представляет собой удлиненную версию E1.S (25х318 мм) с шириной 9.5 мм или 18 мм, разработанную для достижения максимальной емкости хранения в одном модуле памяти, вплоть до 30+ ТБ. Увеличенная длина позволяет разместить больше NAND-чипов и реализовать расширенные возможности по охлаждению и подаче питания, что необходимо для высоконагруженных инфраструктур с требованием к повышенному объему памяти. Как и форм-фактор E1.S, накопители E1.L используют коннектор SFF-TA-1002 с интегрированным радиатором для теплоотвода, который обеспечивает поддержку современных стандартов PCIe и CXL и имеет меньший размер в сравнении с коннектором SFF-8639 в дисках U.2. 

Форм-фактор E3.S призван заменить стандарты дисков U.2/U.3 в серверах высотой 1U и 2U. Его размеры (76х112х7.5 мм) и конструкция оптимизирована для достижения максимально плотной компоновки. E3.S поддерживает высокоскоростные интерфейсы PCIe Gen4/Gen5 с конфигурацией до x8 линий и поддерживает тепловой пакет до 70 Вт, что недостижимо для традиционных дисков U.2. Как и все виды EDSFF, форм-фактор E3.S поддерживает возможность горячей замены.

Форм-фактор E3.L (76х142х16 мм) является удлиненной версией E3.S. Увеличенная длина используется для размещения еще большего количества NAND-чипов, обеспечивая высочайшую емкость хранения данных до 128 ТБ на модуль и улучшение теплоотвода. Это делает E3.L идеальным решением для систем, требующих экстремальной емкости и рассчитанных на длительные интенсивные нагрузки, таких как архивирование данных или системы видеонаблюдения с высокой четкостью. В E3.L и E3.S также применяется коннектор SFF-TA-1002, обеспечивающий эффективный отвод тепла за счет интеграции радиатора и поддерживающий совместимость с накопителями E1.S и E1.L.

EDSFF предлагает ряд существенных преимуществ в сравнении с классическими накопителями с форм-факторами M.2 и U.2/U.3:

• Унификация и стандартизация: Унифицированные слоты для разных типов EDSFF и стандартизированная лицевая панель упрощают конструкцию серверов и управление парком накопителей.
• Высокая плотность размещения: Благодаря использованию форм-факторов EDSFF, можно разместить значительно больше SSD (например, до 32 шт. E1.S в 1U) в рамках одной серверной стойки, тогда как возможности масштабирования U.2 и M.2 сильно ограничены.
• Низкий TDP: Конструкция EDSFF оптимизирована для эффективного отвода тепла даже при высоких показателях TDP (до 70 Вт), что крайне важно при использовании стандартов PCIe 5.0/6.0 и недостижимо для дисков U.2.
• Тепловой баланс: Эффективное охлаждение EDSFF-накопителей улучшает общий тепловой баланс сервера, позволяя использовать более мощные серверные компоненты в одной системе.
• Упрощенная эксплуатация и горячая замена: Единый и удобный доступ к дискам через лицевую панель или бэкплейн значительно упрощает обслуживание и масштабирование систем хранения.
• Поддержка современных интерфейсов: Форм-фактор изначально рассчитан на высокоскоростные интерфейсы PCIe версий 4.0/5.0/6.0, а также перспективную технологию CXL, которая уже сейчас активно внедряется в передовое оборудование Intel, AMD и Nvidia.
• Гибкость выбора: Широкий спектр типоразмеров (E1.S, E1.L, E3.S, E3.L) позволяет подобрать наиболее оптимальное решение для задач клиента: от сверхплотных систем до компактных, энергоэффективных серверов.

Форм-факторы EDSFF уже активно внедряются в самых требовательных сегментах рынка вычислительных инфраструктур:

• Гипермасштабируемые дата-центры: В комплексных дата-центрах активно внедряются накопители типа E1.S для достижения максимальной плотности размещения, энергоэффективности и масштабируемости.
• HPC и ИИ: Наиболее требовательные сферы, такие как искусственный интеллект и высокопроизводительные вычисления, используют накопители с форм-факторами E3.S и E3.L для обеспечения максимальной пропускной способности за счет использования PCIe 5.0/6.0 и низких задержек при обработке больших объемов данных.
• 1U и 2U серверы: В плотных серверных системах, таких как 1U и 2U, E1.S и E3.S используются для замены дисков M.2 и U.2/U.3, обеспечивая оптимальный баланс плотности и производительности в компактном корпусе.
• Системы с экстремальной емкостью хранения: В архивных хранилищах и больших базах данных форм-факторы E1.L и E3.L (до 128 ТБ на модуль) используются для максимизации емкости хранения данных.
• Периферийные вычисления: Использование компактного и эффективного E1.S в edge-серверах позволяет добиться высочайшей плотности при интеграции накопителей.
• Системы видеонаблюдения: Применение высокоемких E1.L и E3.L критически важно в системах потоковой передачи данных, позволяя сохранять большие объемы информации при длительных и интенсивных нагрузках записи.

EDSFF — это не просто эволюция форм-факторов накопителей данных, а значительный шаг вперед на пути к максимальной модульности, плотности и энергоэффективности систем хранения данных в современных дата-центрах. Эти стандарты устраняют ключевые недостатки устаревающих U.2 и M.2, предлагая масштабируемую платформу для будущих поколений SSD и серверов. В перспективе EDSFF вполне могут вытеснить U.2 и M.2 в серверных решениях, особенно с учетом перехода на интерфейсы PCIe 5.0/6.0. Ввиду этого, при выборе нового серверного оборудования, крайне важно ориентироваться на поддержку форматов E3 и E1, чтобы ваши решения оставались конкурентоспособными даже в условиях постоянно развивающихся вычислительных компонентов.