С быстрым развитием таких направлений, как облачные вычисления, большие данные, искусственный интеллект и виртуализация, центры обработки данных все больше нуждаются в высокоемких, высокопроизводительных и высокоплотных системах хранения данных. Традиционные Твердотельные накопители (SSD) используется в серверах или устройствах хранения данных, таких как M.2 распространенные в потребительских ПК, или 2,5-дюймовые твердотельные накопители U.2/U.3, используемые в корпоративных/серверных системах, не могут удовлетворить всесторонние требования центров обработки данных нового поколения к производительности, плотности, охлаждению и удобству обслуживания. Для решения этих проблем был разработан новый стандарт, специально предназначенный для корпоративных сред и центров обработки данных: EDSFF.
Что такое EDSFF?
Полное название "EDSFF" - "Enterprise and Datacenter Standard Form Factor". Унифицируя спецификации механических размеров (форм-фактор) и интерфейсов (разъемы/выводы/питание/сигналы), EDSFF позволяет использовать твердотельные накопители разных производителей и с разными спецификациями (размер/питание/разводка) в стандартизированных серверных шасси, стойках и объединительных платах, упрощая тем самым проектирование, развертывание и обслуживание систем. Одним словом, EDSFF - это "новая форма корпуса и новый стандарт интерфейса" для твердотельных накопителей, созданных специально для современных центров обработки данных и корпоративных сред хранения данных с учетом как высокой производительности, так и плотности, охлаждения, масштабируемости и удобства эксплуатации.
Типы EDSFF
EDSFF - это не одна спецификация, а целое "семейство". В настоящее время существует две основные серии: E1 и E3. Каждая серия также имеет форм-факторы Short и Long (суффикс .S и .L). Такая многоспецификационная конструкция призвана удовлетворить потребности различных типов серверов и систем хранения данных. Ниже приведены основные спецификации и их подходящие применения и характеристики:
Серия E1: Твердотельные накопители типа "Линейка" для хранения данных с высокой плотностью и масштабируемостью
E1.S:Это более короткое устройство из серии E1. Он использует вертикальное крепление, подходит для шасси 1U (стандартные стоечные серверы высотой около 1U), использует дорожки PCIe x4 и совместим с протоколом NVMe. По сравнению с традиционным M.2 он больше подходит для использования в центрах обработки данных, так как обеспечивает лучшее охлаждение и более высокую плотность хранения данных. Форм-фактор E1.S обычно компактен, но, будучи предназначенным для серверов, он позволяет устанавливать большее количество дисков в шасси высотой 1U, достигая высокой плотности хранения. Например, некоторые производители указывают, что в шасси высотой 1U можно установить от 6 до 12 твердотельных накопителей E1.S. Благодаря такой конструкции E1.S особенно подходит для сценариев применения, в которых "пространство ограничено, но требуется высокая плотность хранения", например, для крупномасштабных облачных хранилищ, систем хранения с масштабированием или конфигураций серверов на границе/высокой плотности.
E1.L:Это "длинная" версия серии E1, также известная как спецификация "линейки". Его длина значительно больше, чем у E1.S (примерно в три раза), поэтому в него можно установить больше микросхем флэш-памяти NAND, что обеспечивает большую емкость. E1.L очень удобен в ситуациях, когда требуется развернуть массивное хранилище в одной серверной стойке. Задача E1.L - максимально увеличить емкость хранилища на стойку. В некоторых конфигурациях использование E1.L позволяет достичь поразительных уровней необработанной емкости хранения на единицу стойки. Поэтому E1.L очень хорошо подходит для инфраструктур хранения данных большой емкости, таких как крупные распределенные кластеры хранения, холодные хранилища, архивные системы или среды центров обработки данных, требующие применения твердотельных накопителей высокой плотности и емкости.
В целом, серия E1 в большей степени ориентирована на такие цели, как "высокая плотность, высокая емкость, высокая масштабируемость, высокая степень использования стойки".
Серия E3: Для высокопроизводительных корпоративных и универсальных серверных сред
E3.S:Размеры этой спецификации аналогичны традиционным 2,5-дюймовым SSD (например, U.2), что облегчает адаптацию к серверам, в которых уже есть отсеки и объединительные платы для дисков 2,5″. E3.S поддерживает более широкую конструкцию: обычно используется одинарная ширина (около 7,5 мм) или двойная ширина/двойная толщина (например, 16,8 мм), что позволяет адаптировать накопители к различным потребностям в питании, охлаждении и емкости. Благодаря сохранению размеров, близких к традиционным форм-факторам, и использованию интерфейса EDSFF, E3.S является "модернизацией" старых твердотельных накопителей U.2/U.3 в традиционных корпоративных серверных средах. В нем сбалансированы производительность, охлаждение и управление питанием. E3.S подходит для корпоративных серверов, которые хотят повысить производительность, пропускную способность и стабильность без существенного изменения конструкции серверных шасси и стоек. Для традиционных рабочих нагрузок, таких как корпоративные вычисления, базы данных, виртуализация и массивы хранения данных, она предлагает плавный путь модернизации.
E3.L:Это более крупная "длинная, большая, емкая" спецификация в серии E3. По сравнению с E3.S, она обеспечивает более высокий бюджет питания (некоторые спецификации поддерживают питание мощностью до 70 Вт), что позволяет разместить больше флеш-чипов и увеличить емкость и производительность. Такие SSD обычно используются в серверах 2U или в средах с высокими требованиями к емкости и производительности. Для корпоративных приложений, требующих высокой производительности, одновременного ввода-вывода и хранения большого объема данных (например, для крупных баз данных, высокоскоростного кэширования, платформ искусственного интеллекта/больших данных/аналитики, виртуализированных пулов хранения и т. д.), E3.L предлагает вариант, в котором современная производительность сочетается с традиционной совместимостью.
В целом, серия E3 больше ориентирована на традиционные корпоративные/общие серверные среды - если вы не стремитесь к предельной плотности/масштабируемости, но хотите получить более высокую производительность, более надежное охлаждение и большую емкость в существующей инфраструктуре, E3 будет более подходящим выбором.
Замысел и преимущества EDSFF
Использование EDSFF вместо традиционных спецификаций SSD (таких как M.2, U.2/U.3) дает множество важных преимуществ. Вот основные из них и почему они имеют решающее значение для центров обработки данных.
Повышенная плотность хранения и масштабируемость
Традиционные 2,5-дюймовые SSD (U.2) или M.2 SSD часто сталкиваются с такими проблемами, как недостаток места в стойке, ограниченное количество отсеков для дисков и объединительных плат, а также ограниченная масштабируемость при развертывании крупномасштабных систем хранения данных. EDSFF меняет форм-фактор SSD и способ подключения, позволяя устанавливать больше SSD на той же или меньшей площади. Например, с помощью серии E1 (особенно E1.L) можно разместить большое количество твердотельных накопителей в одной стойке, что значительно увеличивает сырую емкость хранения на стойку. Кроме того, поскольку EDSFF использует единый стандартный интерфейс, можно смешивать и устанавливать твердотельные накопители разных производителей, моделей и спецификаций. Для центров обработки данных это означает, что расширение и модернизация не требуют масштабных изменений инфраструктуры, обеспечивая большую гибкость и экономическую эффективность.
Улучшенное охлаждение и энергоэффективность
Охлаждение - одна из главных проблем для твердотельных накопителей в высокоплотных, высокопроизводительных и долго работающих средах серверов и центров обработки данных. Перегрев может привести к снижению производительности, сокращению срока службы устройства и даже к нестабильности. В конструкции EDSFF с самого начала продуманы вопросы охлаждения и вентиляции - особенно в серии E1 часто используется вертикальное крепление, которое больше подходит для создания воздушных каналов в серверах, что повышает эффективность охлаждения. Кроме того, в EDSFF реализована более мощная поддержка питания. Некоторые спецификации (например, серия E3) позволяют использовать блоки питания мощностью до 70 Вт, в то время как традиционные 2,5″ SSD обычно работают с гораздо меньшими уровнями мощности. Для приложений в центрах обработки данных с устойчивой высокой нагрузкой, большим количеством операций ввода-вывода в секунду и одновременным доступом очень важна хорошая терморегуляция и поддержка питания. Эти преимущества EDSFF обеспечивают стабильность и эффективность SSD при высоких нагрузках и длительной эксплуатации.
Более высокая производительность и пропускная способность, поддержка будущих протоколов
Современные центры обработки данных и корпоративные системы хранения данных предъявляют повышенные требования к пропускной способности, параллельности, задержкам и пропускной способности. В EDSFF обычно используется протокол PCIe + NVMe, который стал основным стандартом для современных высокоскоростных систем хранения данных. По сравнению с традиционным SATA или более старыми интерфейсами, PCIe + NVMe обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность и меньшую задержку. Что еще более важно, поскольку стандарт интерфейса EDSFF унифицирован и обеспечивает более высокую мощность и поддержку большего числа линий, он служит хорошей основой для новых поколений PCIe (например, PCIe Gen5, Gen6) и потенциально новых типов устройств хранения/ускорения/вычислений/CXL. То есть EDSFF подходит не только для нынешних SSD, но и оставляет место и стандарты для будущих гибридных устройств типа "хранилище + ускоритель + вычислительное хранилище".
Улучшенная ремонтопригодность и удобство обслуживания
Для корпоративных центров обработки данных очень важны такие функции, как обслуживание, замена, расширение, горячее подключение или горячая замена оборудования. EDSFF, как правило, поддерживают горячую замену, что позволяет заменять твердотельные накопители без выключения сервера или нарушения его работы. Это значительно повышает операционную эффективность центров обработки данных. В сочетании с едиными стандартами и совместимостью твердотельные накопители разных производителей, партий, емкостей и спецификаций могут быть взаимозаменяемыми, что очень удобно для распределенных систем хранения и гетерогенных кластеров.
Сценарии, подходящие для EDSFF
Основываясь на философии проектирования и преимуществах EDSFF, мы можем обобщить несколько типичных сценариев применения, которые особенно подходят для EDSFF:
Крупномасштабное облачное хранилище / Масштабируемое хранилище:Для поставщиков облачных услуг, облачного хостинга, объектного хранения, многоуровневого хранения (горячие/холодные данные) и т. д., где необходимо разместить как можно больше устройств хранения на ограниченной площади, стремясь к высокой плотности хранения, высокой надежности и высокой масштабируемости. Серия E1 (особенно E1.L) очень подходит для этих целей.
Высокопроизводительные вычисления / высокий параллелизм / высокие показатели IOPS / интенсивные рабочие нагрузки:Например, базы данных, аналитика больших данных, обработка журналов в реальном времени, обучение и вывод AI/ML, виртуализация, развертывание плотных контейнеров/VM, кэширование/хранилище промежуточного ПО и т. д. Серия E3 (особенно E3.L/E3.S) может обеспечить отличную пропускную способность, стабильность и охлаждение для этих сценариев - особенно при модернизации существующей традиционной инфраструктуры 2,5″ SSD без полной переделки шасси/стоек.
Высокая ремонтопригодность / высокая работоспособность / крупномасштабные операционные среды:Для предприятий и центров обработки данных с большим количеством устройств, требующих частой замены, расширения и смешанного использования, очень важны функции горячей замены, модульности и стандартизации EDSFF. Они помогают сэкономить время на обслуживание и снизить сложность эксплуатации.
Будущее гибридное / гетерогенное развертывание (хранение+вычисления+ускоритель+CXL):С развитием архитектур хранения + ускорения + вычислений (например, вычислительные хранилища; расширение памяти CXL; ускорители на базе NVMe/сетевые карты/SmartNICs/FPGAs/AI-ускорители и т. д.) универсальный интерфейс, высокая пропускная способность, поддержка высокой мощности и стандартизированный разъем EDSFF делают его идеальной платформой. Другими словами, даже если сейчас это SSD, в будущем это могут быть и другие устройства, не требующие серьезных модификаций серверов/стоек/задних панелей.
Таким образом, дизайн и характеристики EDSFF делают его особенно подходящим для современных центров обработки данных, ориентированных на "будущее, масштабируемость, высокую производительность и удобство эксплуатации".
Сравнение EDSFF с традиционными твердотельными накопителями
Чтобы лучше понять преимущества EDSFF, давайте сравним его с традиционными спецификациями SSD (M.2, 2,5″ U.2/U.3) по нескольким ключевым параметрам:
Форма и способ установки
Традиционные твердотельные накопители M.2 предназначены для ПК и клиентских устройств, имеют небольшие размеры и обычно вставляются горизонтально в слот M.2 на материнской плате. Подходят для легких приложений, но не для развертывания серверов/стоек высокой плотности. Традиционные твердотельные накопители 2,5″ U.2/U.3 предназначены для серверов и корпоративных систем хранения данных, но ограничены количеством отсеков для накопителей 2,5″ и слотов объединительной платы, а также возможностями питания, охлаждения и расширения.
EDSFF (E1/E3) изменяет "форму корпуса + интерфейс + способ установки" твердотельных накопителей. Например, E1.S можно установить вертикально в передней части сервера высотой 1U, E1.L можно удлинить для увеличения емкости, E3.S/E3.L сохраняют ширину, аналогичную традиционным 2,5″, но используют более современные интерфейсы и системы охлаждения. Такая переработка делает твердотельные накопители более подходящими для развертывания на уровне стоек и центров обработки данных.
Производительность, пропускная способность и поддержка питания
Интерфейс и энергопотребление традиционных SSD часто ограничены (особенно в плане охлаждения и бюджета питания), что не позволяет поддерживать крупномасштабные, высококонкурентные, высокопропускные и высокоIOPS рабочие нагрузки в корпоративных центрах обработки данных. EDSFF поддерживает интерфейсы PCIe + NVMe и обеспечивает более высокую мощность (в некоторых спецификациях до 70 Вт), поддерживая при этом большее количество дорожек, что означает более высокую пропускную способность, меньшую задержку и более стабильную производительность. Это очень важно для сценариев с высоким уровнем ввода-вывода, таких как базы данных, большие данные, AI/ML и виртуализация.
Плотность и масштабируемость
При использовании традиционных твердотельных накопителей 2,5″/U.2 расширение сервера и системы хранения ограничено количеством отсеков для дисков и объединительных плат. При крупномасштабном развертывании это либо занимает много физического пространства, либо требует установки нескольких стоек, что снижает эффективность использования пространства. EDSFF, особенно серия E1, позволяет разместить больше дисков на том же или даже меньшем пространстве, увеличивая тем самым плотность хранения в одной стойке. В сочетании со стандартизированным интерфейсом и универсальным разъемом, позволяющим использовать твердотельные накопители разных производителей и спецификаций, расширение становится более гибким и экономичным.
Охлаждение / Терморегулирование / Надежность / Ремонтопригодность
Традиционные твердотельные накопители подвержены проблемам охлаждения, питания и стабильности при развертывании с высокой плотностью или под высокой нагрузкой. Конструкция EDSFF учитывает такие аспекты охлаждения и стабильности, как физическая форма, вентиляция, способ установки и бюджет питания. Кроме того, она поддерживает горячую замену/горячее подключение, что облегчает обслуживание и замену. Для центров обработки данных, работающих 24 часа в сутки 7 дней в неделю с большим количеством устройств, такая возможность обслуживания очень важна.
Будущая совместимость и потенциал расширения
Традиционные спецификации в большей степени ориентированы на текущие твердотельные накопители, а модернизация (например, ускорители/CXL/новые системы хранения данных/вычислительные системы хранения) будет сопряжена с ограничениями по интерфейсу, совместимости и компоновке. EDSFF рассчитана на будущее: единые стандарты интерфейсов, универсальные разъемы, поддержка достаточной мощности и пропускной способности, а также компоновка с высокой плотностью и масштабируемостью делают ее очень подходящей для будущих новых форм хранения/ускорения/вычислений/гибридного оборудования.
Таким образом, можно сказать, что EDSFF - это комплексная эволюция и оптимизация традиционных SSD с точки зрения "форм-фактор + интерфейс + архитектура системы + удобство эксплуатации + возможность расширения + поддержка производительности". Для современных центров обработки данных и корпоративных инфраструктур хранения данных он представляет собой стандарт "следующего поколения".
Ограничения EDSFF
Хотя EDSFF имеет очевидные преимущества, это не универсальное решение. Оно больше подходит для крупномасштабных, высокоплотных и высокопроизводительных сред, таких как центры обработки данных и облака, и не подходит для обычных потребителей. Вот некоторые ограничения или области применения, на которые следует обратить внимание:
Требования к шасси/стойке/задней панели:Чтобы использовать EDSFF, сервер/шасси/задняя панель должны поддерживать соответствующие спецификации. Для традиционных серверов, потребительских ПК, обычных NAS или настольных устройств совместимость маловероятна. Экосистема в настоящее время предназначена в основном для предприятий/центров обработки данных:По сравнению с популярностью твердотельных накопителей M.2/2.5″ на потребительском рынке, поставки, совместимость и вспомогательное оборудование для EDSFF по-прежнему ориентированы в основном на предприятия, центры обработки данных, облака и т. д. Для обычных потребителей приобретение и развертывание твердотельных накопителей EDSFF самостоятельно нецелесообразно и не очень нужно. Стоимость и сложность:Высокая плотность, высокая мощность, высокая способность охлаждения и высокая надежность конструкции часто означают более высокую стоимость. При небольших масштабах развертывания и обычном использовании (например, в легких системах хранения данных, настольных системах, дома/в офисе) традиционные твердотельные накопители часто оказываются более экономичными и удобными. Четко определите цель:Многие конструкции EDSFF (высокая плотность, высокая емкость, высокая пропускная способность, высокий уровень ввода-вывода, высокий параллелизм) нацелены на развертывание корпоративного/центра обработки данных/облачного/крупномасштабного хранилища/гибридного оборудования. Для таких сценариев, как игры, повседневная офисная работа, легкое хранение данных и простое резервное копирование, эти преимущества могут оказаться совершенно ненужными.
Поэтому решение об использовании EDSFF следует принимать исходя из реальных потребностей, бюджета, аппаратной инфраструктуры и масштаба развертывания. Для крупномасштабных, высокопроизводительных, высокоплотных, высокорасширяемых сред это идеальный вариант; для обычных пользователей/мелкомасштабных развертываний это может оказаться "неспособностью использовать преимущества и создавать проблемы".
EDSFF - это не просто изменение форм-фактора SSD, это набор высокоплотных, высокопроизводительных, стандартизированных, легко масштабируемых и легко обслуживаемых решений для хранения данных, созданных для современных центров обработки данных. Они могут обеспечить большую емкость и более высокую пропускную способность в условиях ограниченного пространства, а также улучшить охлаждение и управление питанием, повышая стабильность и эффективность работы системы. Для крупных предприятий, облачных вычислений и высокопроизводительных вычислительных сред EDSFF представляет собой будущее направление развития инфраструктуры хранения данных, в то время как традиционные твердотельные накопители по-прежнему подходят для настольных компьютеров и небольших развертываний.
