EDSFF: высокая производительность, возможность «горячей» замены — новый корпоративный стандарт

Хотя флэш-накопители NVMe уже стали стандартом в корпоративном секторе, форматы и интерфейсы, наиболее подходящие для крупномасштабных сценариев использования, несколько отставали.

Однако сейчас стандарт EDSFF (Enterprise and Data Centre Standard Form Factor) для флэш-накопителей NVMe уверенно продвигается к внедрению в центрах обработки данных.

EDSFF был разработан 15 компаниями в качестве форм-фактора для флэш-накопителей, использующих протокол NVMe — твердотельный преемник методов ввода-вывода на основе SCSI, которые были разработаны для вращающихся дисков. NVMe сейчас практически повсеместно используется в системах общего доступа к флэш-накопителям и обеспечивает скорость доступа, в десятки или сотни раз превышающую возможности протоколов SCSI.

Между тем, накопители EDSFF используют интерфейс PCIe 4-го или 5-го поколения. 4-е поколение обеспечивало вдвое большую скорость передачи данных по сравнению с предыдущим поколением, что означало около 128 ГБ/с. 5-е поколение удваивает этот показатель до теоретических 256 ГБ/с. Это потенциально более 100 ТБ в час с одного накопителя.

Предшественниками EDSFF в качестве флэш-подключения NVMe были U.2 и M.2. Напомним, что U.2 — это «традиционный» формат накопителей 2,5 дюйма, то есть восходящий к вращающимся дискам, который может быть NVMe, но также и SAS или SATA на базе SCSI.

Между тем, M.2 выпускается в различных форм-факторах — но в основном представляет собой «палочку» — предназначенную для внутренней установки в ноутбуки, ПК и серверы с физическими габаритами до 22 мм x 110 мм.

EDSFF E3.x (спецификация SFF-TA-1008) — это новый форм-фактор, созданный для замены привычных 2.5-дюймовых SSD (U.2) в корпоративных серверах. Он не просто уменьшает размер, а полностью переосмысливает конструкцию под задачи флеш-памяти и будущих ускорителей.

Основные технические особенности

1. Семейство форм-факторов:
   1. E3.S (Short): Похож на 2.5″ диск. Есть версии 1T (7.5 мм) и 2T (16.8 мм).
   2. E3.L (Long): Удлиненная версия, примерно как 3.5″ диск, для максимальной емкости.
2. Новый разъем (SFF-TA-1002): Пришел на смену устаревшему SFF-8639. Обеспечивает целостность сигнала для PCIe Gen 5 и Gen 6.
3. Гибкость подключения: Поддерживает ширину канала x4, x8 и x16 PCIe (у E1 максимум x8).
4. Высокое энергопотребление: Рассчитан на питание от 20–25 Вт (тонкие) до 70–80 Вт (толстые E3.L 2T), что критично для PCIe Gen 5 и ускорителей.
5. Обратная совместимость: Короткие устройства можно вставлять в слоты для длинных, а тонкие — в слоты для толстых.

Главные преимущества перед старыми форм-факторами (U.2)

1. Плотность и гибкость компоновки:
   1. В сервер 1U можно установить 20 тонких E3.S или комбинировать их с толстыми устройствами (например, заменить 4 тонких на 2 толстых).
   2. Это позволяет микшировать SSD, карты памяти (CXL), ускорители и даже сетевые карты (OCP NIC 3.0) в единой передней панели.
2. Лучшее охлаждение: Зазоры между устройствами спроектированы так, чтобы воздушный поток эффективно охлаждал не только накопители, но и CPU/GPU за ними (проблема горячих 400-ваттных процессоров).
3. Меньшая зона отказа: E3.S имеет вдвое меньшую физическую емкость, чем U.2. Это плюс: выход одного накопителя означает потерю меньшего объема данных, а большее количество устройств повышает параллелизм операций ввода-вывода.
4. Перспективность: Форм-фактор готов к работе с PCIe Gen 6, памятью класса Storage Class Memory и вычислительными накопителями (Computational Storage).

Итог для инженера

EDSFF E3 — это не просто новый SSD, а новая архитектура сервера. Он позволяет в одном 1U/2U шасси комбинировать до 40+ быстрых NVMe-накопителей, сетевые карты и ускорители с общим тепловым пакетом, используя современные высокоскоростные шины PCIe. Главный компромисс: вам придется перепроектировать шасси, но взамен вы получаете беспрецедентную плотность и гибкость.