SFF-разъемы для подключения накопителей и RAID-контроллеров: виды и характеристики
Введение
На протяжении развития серверной отрасли, производители серверов неоднократно сталкивались с вопросом подключения дисковых устройств. Особенно остро эта проблема стояла в случае необходимости подключения сразу десятков таких устройств. Для решения этой проблемы были разработаны стандарты - SFF(Small Form Factor), каждый из которых выполнял свою функцию в зависимости от периода времени когда тот был разработан. В этой статье мы расскажем об основных стандартах, использующихся в RAID/HBA контроллерах для передачи SATA, SAS, NVMe.
На сегодняшний день стандарты Small Form Factor используют практически все производители оборудования: Broadcom(Avago), Microsemi(Adaptec), Amphenol, Dell, Fujitsu, Hewlett Packard, Hitachi, Sun Microsystems, Toshiba и многие другие компании.
Виды SFF-разъемов
SFF8087(MiniSAS)
Разъем на материнской плате и кабель SFF8087 (MiniSAS)
SFF8087(MiniSAS) - внутренний SAS/SATA разъем имеющий 36 контактных групп. Выполнен в форме прямоугольного коннектора. Разъем проводит 4 прямых подключения SATA/SAS 6Gb/s. Но имеется версия разъема с поддержкой SAS 12GB/s, активно применяется в серверах HP Gen 9, контроллерах LSI серии 92xx, контроллерах Adaptec 6xxx. Сегодня встречается на материнских платах Supermicro, ASUS, Asrock Rack в качестве более компактной альтернативе четырём коннекторам SATA 6Gb/s.
SFF8643(MiniSASHD)
SFF8643(MiniSASHD) - внутренний SAS/SATA разъем, является преемником SFF8087. По-прежнему имеет 36 контактов. Выполнен в форме квадратного коннектора. Разъем проводит 4 прямых подключения SATA/SAS 12Gb/s или одно подключение NVME. В сравнении с предшественником имеет более компактные габариты, что позволяет производить монтаж компонентов с повышенной плотностью.
Обычный SFF8643 нацелен на работу с SAS/SATA устройствами. Вы можете его встретить на 12 гигабитных RAID контроллерах, материнских платах, бекплеинах. Обращайте внимание на цветовую гамму коннектора. Если коннектор черного или серого цвета - это стандартная спецификация. Интерфейс обратно совместим с SFF8643, что делает возможным изготовление переходных кабелей SFF8643-SFF8087.
Порт на бекплейне и кабель SFF8643 (MiniSASHD)
Альтернативная спецификация SFF8643 нацелена на работу с дисками на протоколе NVMe. Таковыми являются диски U.2, U.3 или M.2. Порт способен проводить 4 линии PCI-E 3.0. Тем самым подключать эти устройства без потерь в скорости. Чтобы отличить этот коннектор от обычного, обратите внимание на цвет. Коннекторы с поддержкой NVMe - кремовые или белые. Для работы с NVMe версией SFF8643 требуется специальные кабеля “NVMe enable”. К примеру для работы с “кремовым” SFF8643 распаянным на бекплеине Supermicro потребуется кабель CBL-SAST-0590.
Порт на бекплейне и кабель SFF8643 (NVMe)
SFF8611(OCuLink)
Разъем на материнской плате и кабель SFF8611 (OCuLink)
SFF8611(OCuLink) - разъем внешне напоминающий уменьшенный Display Port, предназначенный для передачи PCI-E 4.0 и SAS 24Gb/s. Аббревиатура OCuLink расшифровывается как OpticalCooperLink, что на деле не отражает реально устройства коннектора. Изначально кабель задумывался как сочетание оптической и традиционно медной передачи сигналов, но в рамках малых длин кабелей это оказалось неэффективно, что привело к полной утрате оптической составляющей кабеля.
Привычная спецификация OCuLink x4 снабжена 42 контактами и способна проводить 4x PCI-E 4.0. Что делает ее незаменимой для подключения U.2 или M.2 накопителей. В потребительской среде этот коннектор часто используется для подключения eGPU. Вы могли встретить этот коннектор на материнских платах Supermicro с припиской NVMe, что означало его принадлежность к передаче PCI-E.
Расширенная спецификация OCuLink x8(SFF-8612) имеет 80 контактов и поддержку до 8 линий PCI-E 4.0. Является менее распространенной и почти не используется в серверах.
Несмотря, что OCuLink способен передавать SAS последней редакции - 24 гигабит в секунду. Он не используется для этого. Стандарт зарекомендовал себя как помощник в сфере коммутаций PCI устройств.
SFF8654(SlimLine SAS)
SFF8654(SlimLine SAS) - это современный разъем с поддержкой NVMe и SATA/SAS. Этот порт распространен на самых современных RAID/HBA контроллерах, материнских платах на сокетах SP5, LGA4677. Кабель имеет обратную совместимость с SFF8643, SFF8087 и даже SFF8611. Коннектор имеет две модификации:
SFF8654-8i
Разъем на материнской плате и кабель SFF8654-8i
SFF8654-8i - полноценная, “широкая” версия коннектора. Кабеля на этом интерфейсе способны работать в режиме PCI-E 4.0 X8(подключение до 2 накопителей U.2) или 8x SATA/SAS 12Gb/s.
SFF8654-4i
Разъем на материнской плате и кабель SFF8654-4i
SFF8654-4i - более компактная, “узкая” версия коннектора. Кабеля на этом интерфейсе способны работать в режиме PCI-E 4.0 X4(подключение до 1 накопителя U.2) или 4x SATA/SAS 12Gb/s.
MCIO коннектор
MCIO коннектор - наиболее современный коннектор предназначенный для подключения PCI-E 5.0-6.0 устройств. Аббревиатура MCIO расшифровывается как Mini Cool Edge IO. Стандарт отличается исключительной пропускной способностью. В 2023 году компания Amphenol провела тесты кабеля с пропускной способностью 64 гигабит в секунду, что идентично 8-ми линиям PCI-E 6.0.
MCIO x8 74P
Разъем на материнской плате и кабель MCIO x8 74P
MCIO x8 74P напоминает SFF8654-8i, но физически не совместим. Проводит 8x PCI-E 5.0-6.0 линий для подключения GPU, NVMe и различного PCI оборудования.
MCIO x4 38P(SFF-TA-1016)
Разъем на переходнике и кабель MCIO x4 38P(SFF-TA-1016)
MCIO x4 38P(SFF-TA-1016) аналогично напоминает SFF8654-4i, но по-прежнему не физически совместим. Проводит 4x PCI-E 5.0-6.0 линий. Широко распространен в качестве интерфейса подключения скоростных NVMe дисков и GPU.
Чтобы закрепить материал, мы подготовили таблицу в которой отметили все преимущества и недостатки вышеперечисленных внутренних интерфейсов.
Сводная таблица интерфейсов SFF:
| Наименование | SFF8087 | SFF8643 | OCuLink | MCIO |
| Поддержка SATA | ✅ | ✅ |
⚠️ Тестирование не проводилось | ✅ |
| Поддержка SAS 6Gb/s | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ |
| Поддержка SAS 12Gb/s |
⚠️ В обновленной спецификации HP Gen 9-10 | ✅ | ✅ | ✅ |
| Поддержка SAS 24Gb/s | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| Поддержка NVMe(PCI-E 3.0) | ❌ |
⚠️ Требуется кабель NVMe | ✅ | ✅ |
| Поддержка NVMe(PCI-E 4.0) | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ |
| Поддержка NVMe(PCI-E 5.0) | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
| Поддержка NVMe(PCI-E 6.0) | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
Внешние коннекторы SFF
Разъемы этого типа используются для подключения дисковых полок, СХД и других устройств хранения данных. Как правило, они размещаются на внешних HBA контроллерах.
SFF8088(External Mini SAS)
Разъем на HBA-контроллере LSI и кабель SFF8088 (External Mini SAS)
SFF8088(External Mini SAS) - внешняя вариация коннектора SFF8087. Разъем нацелен на работу с 6 гигабитными устройствами. Также проводит через себя 4 прямых подключения SAS/SATA.
SFF8644(External Mini SAS HD)
Разъем на экспандере Adaptec и кабель SFF8644 (External Mini SAS HD)
SFF8644(External Mini SAS HD) - внешняя вариация коннектора SFF8643. Эта версия разъема ориентирована на работу с 12 гигабитными подключениями. Количество прямых подключений неизменно - 4.
SFF8674
SFF8674 - самый современный внешний стандарт коннектора для передачи PCI-e 4.0, 24Gb/s SAS и SATA. 36 контактный разъем используется для подключения дисковых полок в центрах обработки данных.
Сводная таблица внешних SFF разъемов
| Наименование | SFF8088 | SFF8644 | SFF8674 |
| Поддержка SATA | ✅ | ✅ | ✅ |
| Поддержка SAS 6Gb/s | ✅ | ✅ | ✅ |
| Поддержка SAS 12Gb/s | ❌ | ✅ | ✅ |
| Поддержка SAS 24Gb/s | ❌ | ❌ | ✅ |
| Поддержка NVMe(PCI-E 4.0-3.0) | ❌ | ❌ | ✅ |
Заключение
Разъемы SFF в значительной мере стандартизировали индустрию хранения данных. Благодаря им обеспечивается обратная совместимость между устройствами разных поколений. Mini SAS заложил основу для масштабируемых дисковых систем, а его последующие версии только расширяли возможности SAS/NVMe хранилищ.
