Con il rapido sviluppo di attività come il cloud computing, i big data, l'intelligenza artificiale e la virtualizzazione, i data center hanno una domanda sempre più forte di storage ad alta capacità, alte prestazioni e alta densità. Tradizionale Unità a stato solido (SSD) utilizzati nei server o nei dispositivi di archiviazione, come ad esempio i dispositivi M.2 comuni nei PC consumer o le unità SSD U.2/U.3 da 2,5 pollici comuni nei server aziendali, faticano a soddisfare i requisiti completi dei data center di nuova generazione in termini di prestazioni, densità, raffreddamento e manutenzione. Per ovviare a queste limitazioni, è nato un nuovo standard specificamente progettato per gli ambienti aziendali e i data center: EDSFF.
Che cos'è l'EDSFF?
Il nome completo di "EDSFF" è "Enterprise and Datacenter Standard Form Factor". Unificando le dimensioni meccaniche (fattore di forma) e le specifiche dell'interfaccia (connettore/pinout/alimentazione/segnale), EDSFF consente di utilizzare in modo intercambiabile SSD di produttori diversi e con specifiche diverse (dimensioni/alimentazione/layout) in telai, rack e backplane di server standardizzati, semplificando così la progettazione, l'implementazione e la manutenzione del sistema. In breve, l'EDSFF è una "nuova forma di corpo e un nuovo standard di interfaccia" per le unità SSD, creato su misura per i moderni data center e gli ambienti di archiviazione aziendali, tenendo conto sia delle elevate prestazioni che della densità, del raffreddamento, della scalabilità e della comodità operativa.
Tipi di EDSFF
L'EDSFF non è una singola specifica, ma una "famiglia". Attualmente esistono due serie principali: E1 ed E3. Ciascuna serie ha inoltre fattori di forma corti e lunghi (suffisso .S e .L). Questo design a più specifiche mira a coprire le esigenze di diversi tipi di sistemi server/storage. Di seguito sono riportate le specifiche principali e le relative caratteristiche e utilizzi:
Serie E1: SSD di tipo "Ruler" per l'archiviazione ad alta densità e scalabilità
E1.S:È il più corto della serie E1. Utilizza il montaggio verticale, si adatta a telai 1U (server rack standard con un'altezza di circa 1U), utilizza corsie PCIe x4 ed è compatibile con il protocollo NVMe. Rispetto al tradizionale M.2, è più adatto all'uso nei data center perché offre un migliore design di raffreddamento e una maggiore densità di archiviazione. Il fattore di forma E1.S è tipicamente compatto, ma essendo progettato per i server, consente di inserire un numero maggiore di unità in uno chassis 1U, ottenendo un'elevata densità di archiviazione. Ad esempio, alcuni produttori indicano che è possibile inserire da 6 a 12 unità SSD E1.S in uno chassis 1U. Grazie a questo design, l'unità E1.S è particolarmente adatta a scenari applicativi in cui "lo spazio è limitato ma si desidera un'elevata densità di memorizzazione", come ad esempio lo storage cloud su larga scala, i sistemi di memorizzazione scale-out o le configurazioni di server edge/ad alta densità.
E1.L:Si tratta della versione "lunga" della serie E1, nota anche come specifica "righello". La sua lunghezza è molto superiore a quella dell'E1.S (circa tre volte più lunga) e può quindi ospitare più chip NAND flash, garantendo una maggiore capacità. L'E1.L è molto vantaggioso per le situazioni in cui si desidera distribuire una quantità massiccia di storage all'interno di un singolo rack di server. L'obiettivo del design di E1.L è quello di massimizzare la capacità di archiviazione per rack. In alcune configurazioni, l'utilizzo di E1.L consente di raggiungere livelli sorprendenti di capacità di archiviazione grezza per unità rack. Per questo motivo, l'E1.L è particolarmente adatto alle infrastrutture di storage di grande capacità, come i cluster di storage distribuito di grandi dimensioni, i sistemi di cold storage, gli archivi o gli ambienti di data center che richiedono SSD ad alta densità e capacità.
Nel complesso, la serie E1 è più orientata verso l'obiettivo di "alta densità, alta capacità, alta scalabilità, alto utilizzo dei rack".
Serie E3: Per ambienti server aziendali e generici ad alte prestazioni
E3.S:Le dimensioni di questa specifica sono simili a quelle delle tradizionali unità SSD da 2,5 pollici (ad esempio, U.2), il che ne facilita l'adattamento ai server che già dispongono di alloggiamenti e backplane per unità da 2,5″. E3.S supporta design più ampi; le larghezze più comuni includono larghezza singola (circa 7,5 mm) o doppia larghezza/doppio spessore (ad esempio, 16,8 mm), per adattarsi alle diverse esigenze di alimentazione, raffreddamento e capacità. Poiché mantiene dimensioni simili ai fattori di forma tradizionali pur adottando il design dell'interfaccia EDSFF, E3.S rappresenta una "modernizzazione" delle vecchie unità SSD U.2/U.3 negli ambienti server aziendali tradizionali. Il sistema è in grado di bilanciare le prestazioni, il raffreddamento e il controllo dell'alimentazione. E3.S è adatto ai server aziendali che desiderano migliorare le prestazioni, l'ampiezza di banda e la stabilità senza modificare in modo significativo le strutture dei telai e dei rack dei server. Per i carichi di lavoro tradizionali, come l'elaborazione aziendale, i database, la virtualizzazione e gli array di storage, offre un percorso di aggiornamento agevole.
E3.L:È la specifica più grande "lunga, grande e ad alta capacità" della serie E3. Rispetto all'E3.S, è in grado di fornire un budget di potenza più elevato (alcune specifiche supportano un'alimentazione fino a 70 W), consentendo così di ospitare più chip flash e di aumentare la capacità e le prestazioni. Queste unità SSD sono tipicamente utilizzate nei server 2U o in ambienti con elevate esigenze di capacità e prestazioni. Per le applicazioni aziendali che richiedono prestazioni elevate, I/O concomitante elevato e storage di grande capacità (come database di grandi dimensioni, caching ad alta velocità, piattaforme AI/big data/analytics, pool di storage virtualizzati e così via), E3.L offre un'opzione che bilancia le prestazioni moderne con la compatibilità tradizionale.
In sintesi, la serie E3 si rivolge maggiormente agli ambienti server tradizionali di tipo enterprise/general-purpose: se non si vuole ottenere la massima densità/scalabilità, ma si desiderano prestazioni migliori, un raffreddamento più affidabile e una maggiore capacità sull'infrastruttura esistente, l'E3 sarebbe una scelta più adatta.
Intento progettuale e vantaggi dell'EDSFF
L'utilizzo di EDSFF al posto delle specifiche SSD tradizionali (come M.2, U.2/U.3) offre molti vantaggi importanti. Ecco i punti principali e perché sono fondamentali per i data center.
Densità e scalabilità dello storage migliorate
Le tradizionali unità SSD da 2,5 pollici (U.2) o M.2 devono spesso affrontare problemi quali lo spazio insufficiente nei rack, il numero limitato di alloggiamenti e backplane per le unità e la scalabilità limitata quando si tratta di implementazioni di storage su larga scala. EDSFF riprogetta il fattore di forma e il metodo di connessione delle unità SSD, consentendo di inserire più unità SSD in uno spazio uguale o inferiore. Ad esempio, utilizzando la serie E1 (in particolare E1.L), è possibile collocare un gran numero di SSD per unità rack, aumentando in modo significativo la capacità di archiviazione grezza per rack. Inoltre, poiché EDSFF utilizza un'interfaccia standard unificata, è possibile combinare e distribuire SSD di diversi produttori, modelli e specifiche. Per i data center, ciò significa che l'espansione e gli aggiornamenti non richiedono modifiche dell'infrastruttura su larga scala, offrendo maggiore flessibilità e convenienza.
Migliore raffreddamento ed efficienza energetica
Il raffreddamento è un problema importante per le unità SSD in ambienti server e data center ad alta densità, alte prestazioni e lunga durata. Il surriscaldamento può portare al rallentamento delle prestazioni, alla riduzione della durata del dispositivo e persino all'instabilità. Il design di EDSFF tiene conto del raffreddamento e della ventilazione fin dall'inizio; in particolare la serie E1 utilizza spesso il montaggio verticale, che è più adatto al design dei canali del flusso d'aria dei server, migliorando così l'efficienza del raffreddamento. Inoltre, EDSFF offre un supporto più solido per l'alimentazione. Alcune specifiche (come la serie E3) consentono alimentazioni fino a 70 watt (W), mentre le tradizionali unità SSD da 2,5″ gestiscono in genere livelli di potenza molto inferiori. Per le applicazioni dei data center con carichi elevati e sostenuti, IOPS elevati e accessi contemporanei elevati, una buona gestione termica e un buon supporto energetico sono fondamentali. Questi vantaggi dell'EDSFF garantiscono la stabilità e l'efficienza dell'SSD in caso di carichi elevati e di funzionamento a lungo termine.
Prestazioni e larghezza di banda superiori, supporto di protocolli futuri
I moderni data center e lo storage aziendale hanno esigenze crescenti in termini di larghezza di banda, concurrency, latenza e throughput. L'EDSFF utilizza in genere il protocollo PCIe + NVMe, che è diventato lo standard principale per lo storage moderno ad alta velocità. Rispetto alle interfacce tradizionali SATA o precedenti, PCIe + NVMe offre una larghezza di banda molto più elevata e una latenza inferiore. Inoltre, poiché lo standard dell'interfaccia EDSFF è unificato e consente una maggiore potenza e un supporto di più corsie, rappresenta una buona base per le nuove generazioni di PCIe (ad esempio, PCIe Gen5, Gen6) e potenzialmente per nuovi tipi di dispositivi di archiviazione/accelerazione/computing/CXL. In altre parole, EDSFF non è adatto solo alle attuali unità SSD, ma lascia anche spazio e standard per futuri dispositivi ibridi come "storage + acceleratore + storage computazionale".
Migliore manutenibilità e assistenza
Per i data center aziendali, funzioni come la manutenzione, la sostituzione, l'espansione e l'hot-plug o hot-swap delle apparecchiature sono molto importanti. L'EDSFF è generalmente progettato per supportare l'hot-swap, rendendo possibile la sostituzione delle unità SSD senza spegnere il server o compromettere le operazioni. Questo migliora notevolmente l'efficienza operativa dei data center. Grazie agli standard unificati e alla compatibilità, le unità SSD di diversi produttori, lotti e capacità/specifiche possono essere intercambiabili, il che è molto conveniente per lo storage distribuito e i cluster eterogenei.
Scenari adatti all'EDSFF
Sulla base della filosofia di progettazione e dei vantaggi dell'EDSFF, possiamo riassumere diversi scenari applicativi tipici particolarmente adatti all'EDSFF:
Archiviazione cloud su larga scala / Archiviazione su scala:Per i fornitori di servizi cloud, il cloud hosting, l'archiviazione di oggetti, l'archiviazione a livelli (dati caldi/freddi) e così via, dove è necessario inserire il maggior numero possibile di dispositivi di archiviazione in uno spazio limitato, perseguendo un'elevata densità di archiviazione, un'elevata affidabilità e un'elevata scalabilità. La serie E1 (in particolare la E1.L) è molto adatta.
Elaborazione ad alte prestazioni / elevata concorrenza / elevato IOPS / carichi di lavoro ad alta intensità di dati:Ad esempio, database, big data analytics, elaborazione dei log in tempo reale, formazione e inferenza AI/ML, virtualizzazione, implementazione di container/VM densi, storage caching/middleware, ecc. La serie E3 (in particolare E3.L/E3.S) è in grado di fornire una larghezza di banda, una stabilità e un raffreddamento eccellenti per questi scenari, in particolare per l'aggiornamento dell'infrastruttura SSD tradizionale da 2,5″ esistente senza dover riprogettare completamente le strutture di chassis/rack.
Elevata manutenibilità / Elevata assistenza / Ambienti operativi su larga scala:Per le aziende e i data center con un gran numero di dispositivi che richiedono frequenti sostituzioni, espansioni e usi misti, le caratteristiche di hot-swap, modularità e standardizzazione dell'EDSFF sono molto importanti. Permettono di risparmiare sui tempi di manutenzione e di ridurre la complessità operativa.
Futura distribuzione ibrida/eterogenea (Storage+Compute+Accelerator+CXL):Con lo sviluppo delle architetture di archiviazione + accelerazione + calcolo (ad esempio, archiviazione computazionale; espansione della memoria CXL; acceleratori basati su NVMe/schede di rete/SmartNIC/FPGA/acceleratori AI, ecc.), l'interfaccia universale, l'elevata larghezza di banda, il supporto ad alta potenza e il connettore standardizzato di EDSFF ne fanno una piattaforma ideale. In altre parole, anche se ora si tratta di SSD, in futuro potrebbe trattarsi di altri dispositivi, senza richiedere grandi modifiche a server/rack/backplane.
In sintesi, il design e le caratteristiche dell'EDSFF lo rendono particolarmente adatto ai moderni data center orientati al "futuro, alla scalabilità, all'intensità delle prestazioni e alla semplicità operativa".
Confronto tra EDSFF e SSD tradizionali
Per comprendere meglio i vantaggi dell'EDSFF, confrontiamolo con le specifiche delle unità SSD tradizionali (M.2, 2,5″ U.2/U.3) su diverse dimensioni chiave:
Forma e metodo di installazione
Le unità SSD M.2 tradizionali sono destinate a PC e dispositivi client, di dimensioni ridotte e solitamente inserite orizzontalmente nello slot M.2 della scheda madre. Sono adatte per applicazioni leggere ma non per l'implementazione su server/rack ad alta densità. Le unità SSD tradizionali da 2,5″ U.2/U.3 sono destinate ai server e all'archiviazione aziendale, ma sono limitate dal numero di alloggiamenti per unità da 2,5″ e di slot per backplane, nonché dalle capacità di alimentazione, raffreddamento ed espansione.
EDSFF (E1/E3) riprogetta la "forma del corpo + interfaccia + metodo di installazione" dell'unità SSD. Ad esempio, E1.S può essere montato verticalmente nella parte anteriore di un server 1U, E1.L può essere allungato per una maggiore capacità, E3.S/E3.L mantengono una larghezza simile a quella dei tradizionali 2,5″ ma utilizzano interfacce e design di raffreddamento più avanzati. Questa riprogettazione rende le unità SSD più adatte all'implementazione a livello di rack e di data center.
Prestazioni, larghezza di banda e supporto energetico
Il design dell'interfaccia e della potenza delle unità SSD tradizionali è spesso limitato (soprattutto per quanto riguarda il raffreddamento e il budget energetico) e non è in grado di supportare carichi di lavoro aziendali/data center su larga scala, ad alta criptovaluta, ad alta larghezza di banda e ad alto contenuto di IOP. EDSFF supporta le interfacce PCIe + NVMe e consente una maggiore potenza (alcune specifiche arrivano a 70W), supportando al contempo un maggior numero di corsie, il che significa una maggiore larghezza di banda, una minore latenza e prestazioni più stabili. Questo è molto importante per gli scenari ad alto I/O come database, big data, AI/ML e virtualizzazione.
Densità e scalabilità
Quando si utilizzano le tradizionali unità SSD da 2,5″/U.2, l'espansione dei server e dei sistemi di storage è limitata dal numero di alloggiamenti e backplane delle unità. Per le implementazioni su larga scala, questo occupa molto spazio fisico o richiede più rack, riducendo l'utilizzo dello spazio. L'EDSFF, in particolare la serie E1, consente di inserire più unità nello stesso spazio o in uno spazio più piccolo, aumentando così la densità di archiviazione per rack. Grazie all'interfaccia standardizzata e al connettore universale, che consente l'utilizzo misto di unità SSD di diversi produttori e specifiche, l'espansione diventa più flessibile ed economica.
Raffreddamento / Gestione termica / Affidabilità / Manutenibilità
Le unità SSD tradizionali sono soggette a problemi di raffreddamento, alimentazione e stabilità in caso di implementazioni ad alta densità o sotto carico elevato. Il design di EDSFF considera il raffreddamento e la stabilità da aspetti quali la forma fisica, la ventilazione, il metodo di installazione e il budget energetico. Inoltre, supporta l'hot-swap/hot-plug, facilitando la manutenzione e la sostituzione. Per i data center che funzionano 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un gran numero di dispositivi, questa possibilità di manutenzione è molto importante.
Compatibilità futura e potenziale di espansione
Le specifiche tradizionali sono più mirate alle attuali unità SSD e gli aggiornamenti (ad esempio, acceleratori/CXL/nuovi sistemi di memorizzazione/computing) incontrerebbero limiti di interfaccia, compatibilità e layout. L'EDSFF è progettato per il futuro: standard di interfaccia unificati, connettori universali, supporto sufficiente per la potenza e la larghezza di banda e layout ad alta densità/alta scalabilità lo rendono molto adatto alle future nuove forme di hardware di archiviazione/accelerazione/computing/ibrido.
Si può quindi affermare che l'EDSFF rappresenta un'evoluzione e un'ottimizzazione completa delle unità SSD tradizionali in termini di "fattore di forma + interfaccia + architettura di sistema + comodità operativa + capacità di espansione + supporto delle prestazioni". Per le moderne infrastrutture di archiviazione dei data center e delle aziende, rappresenta lo standard di "prossima generazione".
Limiti dell'EDSFF
Sebbene l'EDSFF presenti evidenti vantaggi, non è una soluzione universale. È più adatto ad ambienti su larga scala, ad alta densità e ad alte prestazioni, come i data center e il cloud, e non è adatto ai comuni consumatori. Ecco alcune limitazioni o ambiti di applicazione da tenere in considerazione:
Requisiti per telaio/backplane:Per utilizzare EDSFF, il server/chassis/backplane deve supportare le specifiche corrispondenti. Per i server tradizionali, i PC consumer, i normali NAS o i dispositivi desktop, la compatibilità è improbabile. Ecosistema attualmente destinato principalmente alle imprese e ai data center:Rispetto alla popolarità delle unità SSD M.2/2.5″ nel mercato consumer, l'offerta, la compatibilità e le apparecchiature di supporto per EDSFF sono ancora concentrate principalmente su imprese, data center, cloud, ecc. Non è pratico, né tanto meno necessario, che il consumatore comune acquisti e utilizzi autonomamente le unità SSD EDSFF. Costi e complessità:Progetti ad alta densità, alta potenza, alta capacità di raffreddamento e alta affidabilità spesso significano costi più elevati. Per le implementazioni su piccola scala e per l'uso ordinario (come archiviazione leggera, ambienti desktop, uso domestico/ufficio), le unità SSD tradizionali sono spesso più economiche e convenienti. Chiaramente guidato da uno scopo:Molti progetti di EDSFF (alta densità, alta capacità, alta larghezza di banda, alto I/O, alta concurrency) sono destinati a implementazioni di hardware enterprise/data center/cloud/grande scala di storage/ibrido. Per scenari come il gioco, il lavoro quotidiano in ufficio, l'archiviazione leggera e il semplice backup, questi vantaggi potrebbero essere del tutto inutili.
Pertanto, l'utilizzo di EDSFF deve essere deciso in base alle esigenze effettive, al budget, all'infrastruttura hardware e alla scala di distribuzione. Per gli ambienti su larga scala, ad alte prestazioni, ad alta densità e ad alta espansione, è l'ideale; per gli utenti comuni/le implementazioni su piccola scala, potrebbe essere un caso di "non essere in grado di utilizzare i vantaggi e causare problemi".
L'EDSFF non è solo un cambiamento nel fattore di forma delle unità SSD, ma è un insieme di soluzioni di archiviazione ad alta densità, ad alte prestazioni, standardizzate, facilmente scalabili e di facile manutenzione, realizzate per i moderni data center. È in grado di fornire una maggiore capacità e una maggiore larghezza di banda in uno spazio limitato, migliorando al contempo la gestione del raffreddamento e dell'alimentazione e aumentando la stabilità del sistema e l'efficienza operativa. Per le grandi imprese, il cloud computing e gli ambienti di elaborazione ad alte prestazioni, l'EDSFF rappresenta la direzione di sviluppo futura dell'infrastruttura di archiviazione, mentre le unità SSD tradizionali rimangono adatte per i desktop e le implementazioni su piccola scala.
