Mit der rasanten Entwicklung von Geschäftsfeldern wie Cloud Computing, Big Data, künstliche Intelligenz und Virtualisierung steigt in Rechenzentren die Nachfrage nach Speicher mit hoher Kapazität, hoher Leistung und hoher Dichte. Traditionelle Solid-State-Laufwerke (SSDs) die in Servern oder Speichergeräten - wie dem M.2 die in Verbraucher-PCs üblich sind, oder die 2,5-Zoll-U.2/U.3-SSDs, die in Unternehmen/Servern üblich sind, haben Schwierigkeiten, die umfassenden Anforderungen von Rechenzentren der neuen Generation in Bezug auf Leistung, Dichte, Kühlung und Wartungsfreundlichkeit zu erfüllen. Um diese Einschränkungen zu beseitigen, wurde ein neuer Standard speziell für Unternehmens- und Rechenzentrumsumgebungen entwickelt: EDSFF.
Was ist die EDSFF?
Die vollständige Bezeichnung "EDSFF" lautet "Enterprise and Datacenter Standard Form Factor". Durch die Vereinheitlichung der mechanischen Größe (Formfaktor) und der Schnittstellenspezifikationen (Stecker/Pinout/Strom/Signal) ermöglicht EDSFF, dass SSDs verschiedener Hersteller und mit unterschiedlichen Spezifikationen (Größe/Strom/Layout) austauschbar in standardisierten Servergehäusen, Racks und Backplanes verwendet werden können, wodurch Systemdesign, Bereitstellung und Wartung vereinfacht werden. Kurz gesagt, EDSFF ist eine "neue Gehäuseform und ein neuer Schnittstellenstandard" für SSDs, die für moderne Rechenzentren und Unternehmensspeicherumgebungen maßgeschneidert sind und sowohl hohe Leistung als auch Dichte, Kühlung, Skalierbarkeit und Betriebsfreundlichkeit berücksichtigen.
Arten von EDSFF
Die EDSFF ist keine einzelne Spezifikation, sondern eine "Familie". Derzeit gibt es zwei Hauptreihen: E1 und E3. Jede Serie hat außerdem kurze und lange Formfaktoren (Suffix .S und .L). Dieses Design mit mehreren Spezifikationen zielt darauf ab, die Anforderungen verschiedener Arten von Server-/Speichersystemen zu erfüllen. Nachstehend finden Sie die wichtigsten Spezifikationen und ihre geeigneten Verwendungszwecke und Merkmale:
Serie E1: SSDs vom Typ "Ruler" für Speicher mit hoher Dichte und hoher Skalierbarkeit
E1.S:Dies ist das kürzere Modell der E1-Serie. Sie wird vertikal montiert, passt in 1U-Gehäuse (Standard-Rackserver mit einer Höhe von etwa 1U), verwendet x4 PCIe-Lanes und ist mit dem NVMe-Protokoll kompatibel. Im Vergleich zu herkömmlichen M.2-Laufwerken eignet er sich besser für den Einsatz in Rechenzentren, da er ein besseres Kühlungsdesign und eine höhere Speicherdichte bietet. Der E1.S-Formfaktor ist in der Regel kompakt, aber da er für Server entwickelt wurde, kann eine größere Anzahl von Laufwerken in ein 1U-Gehäuse eingebaut werden, wodurch eine hohe Speicherdichte erreicht wird. Einige Hersteller geben zum Beispiel an, dass 6 bis 12 E1.S SSDs in ein 1U-Gehäuse passen. Aufgrund dieses Designs eignet sich E1.S besonders für Anwendungsszenarien, in denen "der Platz begrenzt ist, aber eine hohe Speicherdichte gewünscht wird", wie z. B. groß angelegter Cloud-Speicher, Scale-out-Speichersysteme oder Edge/High-Density-Serverkonfigurationen.
E1.L:Dies ist die "lange" Version der E1-Serie, die auch als "Lineal"-Spezifikation bezeichnet wird. Sie ist viel länger als die E1.S (etwa dreimal so lang) und kann daher mehr NAND-Flash-Chips aufnehmen, was eine größere Kapazität bedeutet. E1.L ist sehr vorteilhaft für Situationen, in denen eine große Speicherkapazität in einem einzigen Server-Rack gewünscht ist. Das Designziel von E1.L ist die Maximierung der Speicherkapazität pro Rack. In einigen Konfigurationen kann mit E1.L eine erstaunlich hohe Rohspeicherkapazität pro Rack-Einheit erreicht werden. Daher eignet sich E1.L sehr gut für Speicherinfrastrukturen mit großer Kapazität, wie z. B. große verteilte Speichercluster, Cold Storage, Archivsysteme oder Rechenzentrumsumgebungen, die SSDs mit hoher Dichte und hoher Kapazität erfordern.
Insgesamt ist die E1-Serie eher auf "hohe Dichte, hohe Kapazität, hohe Skalierbarkeit und hohe Rack-Auslastung" ausgerichtet.
Serie E3: Für hochleistungsfähige Unternehmens- und Allzweck-Serverumgebungen
E3.S:Die Größe dieser Spezifikation ist ähnlich wie bei herkömmlichen 2,5-Zoll-SSDs (z. B. U.2), was die Anpassung an Server erleichtert, die bereits über 2,5-Zoll-Laufwerksschächte und Backplanes verfügen. E3.S unterstützt breitere Designs, gängige Breiten sind einfach breit (ca. 7,5 mm) oder doppelt breit/doppelt dick (z. B. 16,8 mm), um sich an unterschiedliche Energie-, Kühlungs- und Kapazitätsanforderungen anzupassen. Da es eine ähnliche Größe wie herkömmliche Formfaktoren beibehält und gleichzeitig das EDSFF-Schnittstellendesign übernimmt, ist E3.S eine "Modernisierung" älterer U.2/U.3-SSDs in herkömmlichen Unternehmensserverumgebungen. Sie bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung, Kühlung und Energiekontrolle. E3.S eignet sich für Unternehmensserver, die ihre Leistung, Bandbreite und Stabilität verbessern möchten, ohne die Servergehäuse und Rackstrukturen wesentlich zu verändern. Für herkömmliche Workloads wie Enterprise Computing, Datenbanken, Virtualisierung und Speicher-Arrays bietet es einen reibungslosen Upgrade-Pfad.
E3.L:Dies ist die größere "lange, große, kapazitätsstarke" Spezifikation der E3-Serie. Im Vergleich zur E3.S kann sie ein höheres Energiebudget bereitstellen (einige Spezifikationen unterstützen eine Stromversorgung von bis zu 70 W), wodurch mehr Flash-Chips untergebracht und die Kapazität und Leistung erhöht werden können. Ein solches SSD wird typischerweise in 2U-Servern oder in Umgebungen mit hohen Anforderungen an Kapazität und Leistung eingesetzt. Für Unternehmensanwendungen, die eine hohe Leistung, eine hohe gleichzeitige E/A und eine große Speicherkapazität erfordern (z. B. große Datenbanken, Hochgeschwindigkeits-Caching, KI/Big Data/Analytics-Plattformen, virtualisierte Speicherpools usw.), bietet E3.L eine Option, die moderne Leistung mit traditioneller Kompatibilität in Einklang bringt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die E3-Serie eher für traditionelle Unternehmens-/Allzweck-Serverumgebungen geeignet ist - wenn Sie nicht die ultimative Dichte/Skalierbarkeit anstreben, sondern eine bessere Leistung, eine zuverlässigere Kühlung und eine größere Kapazität in der bestehenden Infrastruktur wünschen, wäre die E3-Serie die geeignetere Wahl.
Zielsetzung und Vorteile des EDSFF
Die Verwendung von EDSFF anstelle von herkömmlichen SSD-Spezifikationen (wie M.2, U.2/U.3) bietet viele wichtige Vorteile. Hier sind die wichtigsten Punkte und warum sie für Rechenzentren entscheidend sind.
Verbesserte Speicherdichte und Skalierbarkeit
Herkömmliche 2,5-Zoll-SSDs (U.2) oder M.2-SSDs haben oft mit Problemen wie unzureichendem Platz im Rack, begrenzter Anzahl von Laufwerkseinschüben und Backplanes sowie eingeschränkter Skalierbarkeit zu kämpfen, wenn es um groß angelegte Speicherbereitstellungen geht. EDSFF gestaltet den SSD-Formfaktor und die Anschlussmethode neu, so dass mehr SSDs auf demselben oder einem geringeren Raum untergebracht werden können. Beispielsweise kann mit der E1-Serie (insbesondere E1.L) eine große Anzahl von SSDs pro Rack-Einheit platziert werden, was die Rohspeicherkapazität pro Rack erheblich erhöht. Da EDSFF außerdem eine einheitliche Standardschnittstelle verwendet, können SSDs verschiedener Hersteller, Modelle und Spezifikationen gemischt und eingesetzt werden. Für Rechenzentren bedeutet dies, dass für Erweiterungen und Upgrades keine groß angelegten Infrastrukturänderungen erforderlich sind, was mehr Flexibilität und Kosteneffizienz bietet.
Bessere Kühlung und Leistungseffizienz
Die Kühlung ist ein großes Problem für SSDs in Server- und Rechenzentrumsumgebungen mit hoher Dichte, hoher Leistung und langen Laufzeiten. Überhitzung kann zu Leistungsdrosselung, verkürzter Gerätelebensdauer und sogar Instabilität führen. Das Design von EDSFF berücksichtigt Kühlung und Belüftung von Anfang an - insbesondere die E1-Serie verwendet häufig eine vertikale Montage, die für das Design von Server-Luftstromkanälen besser geeignet ist und dadurch die Kühleffizienz verbessert. Außerdem bietet EDSFF eine stärkere Unterstützung der Stromversorgung. Einige Spezifikationen (wie die E3-Serie) erlauben Stromversorgungen mit bis zu 70 Watt (W), während herkömmliche 2,5″-SSDs in der Regel mit viel niedrigeren Leistungswerten zurechtkommen. Für Anwendungen in Rechenzentren mit anhaltend hoher Last, hoher IOPS und hohem gleichzeitigen Zugriff sind ein gutes Wärmemanagement und eine gute Stromunterstützung entscheidend. Diese Vorteile von EDSFF gewährleisten die Stabilität und Effizienz von SSDs bei hoher Belastung und Langzeitbetrieb.
Höhere Leistung und Bandbreite, Unterstützung von Zukunftsprotokollen
Moderne Rechenzentren und Unternehmensspeicher haben steigende Anforderungen an Bandbreite, Gleichzeitigkeit, Latenz und Durchsatz. EDSFF verwendet in der Regel das PCIe + NVMe-Protokoll, das sich zum Mainstream-Standard für moderne Hochgeschwindigkeitsspeicher entwickelt hat. Im Vergleich zu herkömmlichen SATA- oder älteren Schnittstellen bietet PCIe + NVMe eine viel höhere Bandbreite und eine geringere Latenzzeit. Noch wichtiger ist, dass der EDSFF-Schnittstellenstandard vereinheitlicht ist und eine höhere Leistung und mehr Lane-Unterstützung ermöglicht. Damit bietet er eine gute Grundlage für neue PCIe-Generationen (z. B. PCIe Gen5, Gen6) und potenziell zukünftige neue Speicher-/Beschleunigungs-/Computing-/CXL-Gerätetypen. Das heißt, EDSFF ist nicht nur für aktuelle SSDs geeignet, sondern lässt auch Raum und Standards für künftige Hybridgeräte wie "Speicher + Beschleuniger + Rechenspeicher".
Bessere Wartungs- und Servicefreundlichkeit
Für Unternehmensrechenzentren sind Funktionen wie Gerätewartung, Austausch, Erweiterung und Hot-Plug oder Hot-Swap sehr wichtig. EDSFF ist in der Regel so konzipiert, dass es Hot-Swap unterstützt, so dass SSDs ausgetauscht werden können, ohne den Server herunterzufahren oder den Betrieb zu beeinträchtigen. Dies verbessert die Betriebseffizienz von Rechenzentren erheblich. In Verbindung mit einheitlichen Standards und Kompatibilität können SSDs verschiedener Hersteller, Chargen, Kapazitäten/Spezifikationen ausgetauscht werden, was für verteilte Speicher und heterogene Cluster sehr praktisch ist.
Für die EDSFF geeignete Szenarien
Ausgehend von der Designphilosophie und den Vorteilen der EDSFF können wir einige typische Anwendungsszenarien zusammenfassen, die sich besonders für die EDSFF eignen:
Groß angelegter Cloud-Speicher / Scale-out-Speicher:Für Anbieter von Cloud-Diensten, Cloud-Hosting, Objektspeicher, Tiered Storage (heiße/kalte Daten) usw., wo so viele Speichergeräte wie möglich auf begrenztem Raum untergebracht werden müssen und eine hohe Speicherdichte, hohe Zuverlässigkeit und hohe Skalierbarkeit angestrebt wird. Die E1-Serie (insbesondere E1.L) ist dafür sehr gut geeignet.
High-Performance Computing / Hohe Gleichzeitigkeit / Hohe IOPS / Datenintensive Workloads:Zum Beispiel Datenbanken, Big Data-Analytik, Echtzeit-Protokollverarbeitung, KI/ML-Training und -Inferenz, Virtualisierung, dichte Container/VM-Bereitstellung, Caching/Middleware-Speicher, usw. Die E3-Serie (insbesondere E3.L/E3.S) kann für diese Szenarien eine hervorragende Bandbreite, Stabilität und Kühlung bieten - insbesondere bei der Aufrüstung bestehender traditioneller 2,5″-SSD-Infrastrukturen, ohne dass die Gehäuse-/Rack-Strukturen komplett neu gestaltet werden müssen.
Hohe Wartungsfreundlichkeit / Hohe Servicefreundlichkeit / Groß angelegte Betriebsumgebungen:Für Unternehmen und Rechenzentren mit einer großen Anzahl von Geräten, die häufig ausgetauscht, erweitert und gemischt genutzt werden müssen, sind die Hot-Swap-, Modularitäts- und Standardisierungsfunktionen von EDSFF sehr wichtig. Sie helfen, Wartungszeit zu sparen und die betriebliche Komplexität zu reduzieren.
Künftiger hybrider/heterogener Einsatz (Speicher+Rechner+Beschleuniger+CXL):Mit der Entwicklung von Speicher-, Beschleunigungs- und Datenverarbeitungsarchitekturen (z. B. computergestützte Speicherung, CXL-Speichererweiterung, NVMe-basierte Beschleuniger/Netzwerkkarten/SmartNICs/FPGAs/AI-Beschleuniger usw.) ist EDSFF aufgrund der universellen Schnittstelle, der hohen Bandbreite, der Unterstützung hoher Leistung und des standardisierten Anschlusses eine ideale Plattform. Mit anderen Worten: Selbst wenn es sich jetzt um SSDs handelt, könnten es in Zukunft auch andere Geräte sein, ohne dass größere Änderungen an Servern/Racks/Backplanes erforderlich sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich EDSFF aufgrund seines Designs und seiner Eigenschaften besonders für moderne Rechenzentren eignet, die auf "Zukunftsfähigkeit, Skalierbarkeit, Leistungsstärke und Betriebsfreundlichkeit" ausgerichtet sind.
Vergleich von EDSFF mit herkömmlichen SSDs
Um die Vorteile von EDSFF besser zu verstehen, vergleichen wir sie mit herkömmlichen SSD-Spezifikationen (M.2, 2,5″ U.2/U.3) in mehreren Schlüsselbereichen:
Form und Installationsmethode
Herkömmliche M.2-SSDs sind für PCs und Client-Geräte gedacht. Sie sind klein und werden in der Regel horizontal in den M.2-Steckplatz des Motherboards eingesetzt. Sie eignen sich für leichte Anwendungen, aber nicht für den Einsatz in Servern/Racks mit hoher Speicherdichte. Herkömmliche 2,5″-U.2/U.3-SSDs sind für Server und Unternehmensspeicher geeignet, sind aber durch die Anzahl der 2,5″-Laufwerkseinschübe und Backplane-Steckplätze sowie durch die Stromversorgungs-, Kühlungs- und Erweiterungsmöglichkeiten begrenzt.
EDSFF (E1/E3) gestaltet die "Gehäuseform + Schnittstelle + Installationsmethode" der SSD neu. Zum Beispiel kann E1.S vertikal an der Vorderseite eines 1U-Servers montiert werden, E1.L kann für eine größere Kapazität verlängert werden, E3.S/E3.L behalten eine ähnliche Breite wie herkömmliche 2,5″, verwenden aber fortschrittlichere Schnittstellen und Kühlungsdesigns. Durch diese Neugestaltung eignen sich SSDs besser für den Einsatz auf Rack-Ebene und in Rechenzentren.
Leistung, Bandbreite und Energieunterstützung
Das Schnittstellen- und Leistungsdesign herkömmlicher SSDs ist oft begrenzt (insbesondere in Bezug auf die Kühlung und das Leistungsbudget) und nicht in der Lage, groß angelegte Arbeitslasten in Unternehmen und Rechenzentren mit hoher Gleichzeitigkeit, hoher Bandbreite und hohen IOPS zu unterstützen. EDSFF unterstützt PCIe- und NVMe-Schnittstellen und ermöglicht eine höhere Leistung (einige Spezifikationen bis zu 70 W), während mehr Lanes unterstützt werden, was eine höhere Bandbreite, eine geringere Latenz und eine stabilere Leistungsausgabe bedeutet. Dies ist sehr wichtig für Szenarien mit hohem E/A-Aufkommen wie Datenbanken, Big Data, KI/ML und Virtualisierung.
Dichte und Skalierbarkeit
Bei der Verwendung herkömmlicher 2,5″/U.2-SSDs ist die Erweiterung von Servern und Speichersystemen durch die Anzahl der Laufwerksschächte und Backplanes begrenzt. Bei groß angelegten Implementierungen nimmt dies entweder viel Platz in Anspruch oder erfordert mehrere Racks, was die Raumausnutzung verringert. EDSFF, insbesondere die E1-Serie, kann mehr Laufwerke auf gleichem oder sogar kleinerem Raum unterbringen und so die Speicherdichte pro Rack erhöhen. In Kombination mit der standardisierten Schnittstelle und dem universellen Anschluss, der den gemischten Einsatz von SSDs verschiedener Hersteller und Spezifikationen ermöglicht, wird die Erweiterung flexibler und wirtschaftlicher.
Kühlung/Wärmemanagement/Zuverlässigkeit/Wartungsfreundlichkeit
Herkömmliche SSDs sind anfällig für Kühlungs-, Stromversorgungs- und Stabilitätsprobleme in Anwendungen mit hoher Dichte oder unter hoher Last. Das Design von EDSFF berücksichtigt Kühlung und Stabilität unter Aspekten wie Form, Belüftung, Installationsmethode und Energiebudget. Außerdem unterstützt es Hot-Swap/Hot-Plug, was die Wartung und den Austausch erleichtert. Für Rechenzentren, die rund um die Uhr mit einer großen Anzahl von Geräten arbeiten, ist diese Wartungsfreundlichkeit sehr wichtig.
Zukünftige Kompatibilität und Erweiterungspotenzial
Herkömmliche Spezifikationen sind eher auf aktuelle SSDs ausgerichtet, und Upgrades (z. B. Beschleuniger/CXL/neuer Speicher/Rechnerspeicher) würden auf Einschränkungen bei Schnittstellen, Kompatibilität und Layout stoßen. EDSFF ist für die Zukunft konzipiert: einheitliche Schnittstellenstandards, universelle Anschlüsse, ausreichende Unterstützung von Leistung und Bandbreite sowie Layouts mit hoher Dichte und Skalierbarkeit machen es sehr geeignet für zukünftige neue Formen von Speicher-/Beschleunigungs-/Rechen-/Hybrid-Hardware.
Daher kann man sagen, dass EDSFF eine umfassende Weiterentwicklung und Optimierung herkömmlicher SSDs in Bezug auf "Formfaktor + Schnittstelle + Systemarchitektur + Betriebskomfort + Erweiterungsfähigkeit + Leistungsunterstützung" darstellt. Für moderne Rechenzentren/Unternehmensspeicherinfrastrukturen stellt es den Standard der nächsten Generation dar.
Beschränkungen des EDSFF
Obwohl EDSFF offensichtliche Vorteile hat, ist es keine Universallösung. Sie eignet sich eher für groß angelegte Umgebungen mit hoher Dichte und hoher Leistung, wie z. B. Rechenzentren und Clouds, und ist nicht für normale Verbraucher geeignet. Hier sind einige Einschränkungen oder Anwendungsbereiche zu beachten:
Anforderungen an Chassis/Rack/Backplane:Um EDSFF zu verwenden, muss der Server/das Gehäuse/die Backplane die entsprechenden Spezifikationen unterstützen. Bei herkömmlichen Servern, Consumer-PCs, gewöhnlichen NAS- oder Desktop-Geräten ist eine Kompatibilität unwahrscheinlich. Ökosystem derzeit vor allem für Unternehmen/Datenzentren:Verglichen mit der Beliebtheit von M.2/2.5″-SSDs auf dem Verbrauchermarkt sind das Angebot, die Kompatibilität und die unterstützende Ausrüstung für EDSFF immer noch hauptsächlich auf Unternehmen, Rechenzentren, Clouds usw. ausgerichtet. Für Normalverbraucher ist es weder praktisch noch notwendig, EDSFF-SSDs auf eigene Faust zu kaufen und einzusetzen. Kosten und Komplexität:Hohe Dichte, hohe Leistung, hohe Kühlleistung und hohe Zuverlässigkeit bedeuten oft höhere Kosten. Für den Einsatz in kleinem Maßstab und für den normalen Gebrauch (z. B. für leichte Speicher, Desktop-Umgebungen, zu Hause oder im Büro) sind herkömmliche SSDs oft wirtschaftlicher und bequemer. Eindeutig zweckorientiert:Viele EDSFF-Designs (hohe Dichte, hohe Kapazität, hohe Bandbreite, hohe E/A, hohe Gleichzeitigkeit) zielen auf den Einsatz in Unternehmen/Datenzentren/Cloud/Großspeicher/Hybrid-Hardware ab. Für Szenarien wie Spiele, tägliche Büroarbeit, leichtgewichtige Speicherung und einfache Datensicherung sind diese Vorteile möglicherweise völlig unnötig.
Daher sollte die Entscheidung über die Verwendung von EDSFF auf der Grundlage des tatsächlichen Bedarfs, des Budgets, der Hardware-Infrastruktur und des Umfangs der Bereitstellung getroffen werden. Für große, hochleistungsfähige Umgebungen mit hoher Dichte und hoher Expansion ist es ideal; für normale Benutzer/kleine Implementierungen könnte es ein Fall von "nicht in der Lage sein, die Vorteile zu nutzen, und Probleme verursachen" sein.
EDSFF ist nicht nur eine Änderung des SSD-Formfaktors, sondern eine Reihe von standardisierten, leicht skalierbaren und leicht zu wartenden Speicherlösungen mit hoher Dichte und Leistung, die für moderne Rechenzentren entwickelt wurden. Sie können auf begrenztem Raum eine größere Kapazität und eine höhere Bandbreite bereitstellen und gleichzeitig die Kühlung und die Energieverwaltung verbessern, was die Systemstabilität und die Betriebseffizienz erhöht. Für große Unternehmen, Cloud Computing und High-Performance-Computing-Umgebungen stellt EDSFF die zukünftige Entwicklungsrichtung der Speicherinfrastruktur dar, während herkömmliche SSDs weiterhin für Desktops und kleinere Implementierungen geeignet sind.
