储存月报第22期:新世代伺服器SSD规格大对决:Intel EDSFF vs. 三星NF1
2018-06-28 12:01:20 | 来源:ithome | 投稿:梁子 | 编辑:dations

原标题:储存月报第22期:新世代伺服器SSD规格大对决:Intel EDSFF vs. 三星NF1

随着TLC、QLC、3D堆叠等新式NAND△Flash记忆体技术的诞生,SSD的储存密度便急速增长,外型规格(Form△Factor)逐渐成为制约SSD储存密度的一个因素。

SSD刚问世时,为了便于应用在既有的伺服器与储存设备上,大多沿用了既有的1.8英寸、2.5英寸与3.5英寸硬盘外型规格,但两种储存媒体的本质不同,外型规格的影响也有异。

硬盘的2.5英寸与3.5英寸外型尺寸规格,是基于圆形的硬盘碟片直径而设定,但SSD没有碟片与机械装置,纯粹是由晶片与电路板所构成,理论上可以制成各式各样的形状,以配合不同的安装环境,而且只要提供更多的电路板面积,就能布置更多记忆体晶片,提高SSD可用容量。因此沿用2.5英寸或3.5英寸硬盘外型规格的做法,虽然便于让SSD进入既有的IT环境,却也限制了SSD的使用弹性与容量提升。为了充份发挥SSD的特性,一直以来有厂商尝试摆脱硬盘外型规格给SSD带来的桎梏。

在消费端SSD方面,从7、8年前开始,以Apple为首的厂商便舍弃了常见的1.8英寸与2.5英寸规格,为轻薄型笔记型电脑与平板电脑,引进专门设计的长条型SSD模组卡,后来这条路线演变为标准化的mSATA与M.2规格SSD模组卡,成为行动运算装置的标准内接式SSD规格。

在企业端SSD方面,早在10年以前,便有TMS与Violin△Memory等厂商,舍弃标准的2.5英寸规格不用,依自身构想打造专门针对快闪记忆体最佳化的专属SSD模组,包括专属的PCIe传输介面,与长条状的外型规格,以获得更大的储存空间与效能,后来并购TMS的IBM,以及HDS等大厂,以及Skyera等新创厂商,都延续了这条专属规格SSD模组的路线。然而这些SSD虽然通过专属规格,摆脱了2.5英寸规格限制,获得更大的容量与效能,但专属规格也限制了这类SSD的应用范围,各厂商自行其是,迟迟没有出现通用的标准化规格。

到了去年的Flash△Memory△Summit△2017大会中,开始有厂商联盟试图推动新的尺型伺服器SSD规格,为企业端的伺服器与储存设备应用,提供储存密度更高,专门针对快闪记忆体特性最佳化的新一代企业级SDD外型规格,包括Intel主导的EDSFF,以及三星主导的NF1两种。

Intel的EDSFF

EDSFF是企业与资料中心SSD外形规格(Enterprise△and△Datacenter△SSD△Form△Factor)的缩写,由Intel主导,成员包括Dell△EMC、HPE、Facebook、Lenovo与三星等大厂。

EDSFF△在2017年8月发布时,一开始是提供称作Ruler的长尺版本SSD规格,后来在2018年2月时,另外推出长度只有前者1/3的短尺版本SSD规格,形成“1U长型”与“1U短型”两种版本。1U是指两种SSD竖起来时的高度符合1U规格(1.75英寸/44.5mm),能通过热抽换磁碟槽,以竖立方式安装在1U机架式机箱正面。

两种ESDFF均采用基于PCIe△3.1×4的NVMe介面,连接头规格是新的SFF-TA-1002。1U长型的Ruler规格,长度较1U短型长了近3倍(325mm对111mm),高度也略高(38.6mm对31.5mm),可容纳的晶片数量差了4倍(48对12),不过也占用更大的机箱空间。

目前Intel已在2018年2月发表的DC△P4500系列SSD中,提供1U长型的Ruler规格款式,有4TB与8TB两种容量。至于1U短型规格,目前仍只见到原型,尚未实际上市。

在搭配EDSFF的伺服器方面,Supermicro已推出搭配1U长型Ruler△SSD的1U△JBOD储存柜,以及1U二路伺服器产品。营邦(AIC)在今年的Computex会场,也展出搭配1U短型EDSFF△SSD的伺服器原型。

AIC摊位展出的Intel的EDSFF规格 SSD模组,包括前方较短的“1U短型”与后方较长的“1U长型”两种

采用EDSFF△1U长型SSD规格的Supermicro△SSG-136R-NR32JBF△JBOD储存柜,1U机箱内可容纳32条这种称为Ruler的SSD模组。

三星的NF1 SSD

三星除了参与Intel的EDSFF联盟外,自身也发展了类似的尺型SSD规格,在2017年8月发表称为次世代小尺寸规格(Next△Generation△Small△Form△Factor,NGSFF)的规格提案,后来有时也被称为M.3,目前则定名为NF1。

NF1的尺寸与Intel△EDSFF的1U短型规格十分相近,但传输介面采用基于PCIe△3.0×4的NVMe,连接头为M.2(pin脚信号规格有所更动),更像是一种尺寸较大的M.2 SSD。

三星已发表采用NF1规格的SSD产品PM983 NF1,有3.84TB、7.68TB、15.36TB等3种容量可选,威刚也曾展出NF1 SSD原型产品。在搭配的伺服器方面,Supermicro与AIC也都推出了采用NF1规格的1U伺服器产品。

特别的是,除了搭配专门设计的新伺服器机箱外,三星也提出了通过转接,让现有伺服器使用NF1 SSD的方式,包括3种转接方式——转接为半高PCIe介面卡(容纳1张NF1 SSD),转接为全高PCIe介面卡(容纳2张NF1 SSD),以及转接到2.5英寸U2介面(容纳2张NF1 SSD)。

Supermicro摊位展出的三星NF1 SSD模组,看起来就像是放大版的M.2 SSD。

搭配NF1 SSD模组的Supermicro△SSG-1029P-NMR36L伺服器,1U机箱内可容纳36组NF1 SSD。

未来发展有待观察

无论Intel△EDSFF,还是三星NF1,都是以提高伺服器SSD储存密度为诉求。以Supermicro与AIC搭配这两种SSD的伺服器为例,可在1U伺服器内容纳36台三星NF1或Intel△EDSFF短版SSD,或是32台Intel△EDSFF长版Ruler△SSD。以每台SSD容量8TB与16TB为基准,等于可在1U空间提供288与576TB容量。

若换成标准的2.5英寸规格SSD,1U空间最多只能容纳10~12台。也就是说,EDSFF与NF1可让伺服器储存密度提高3倍,竖立式安装方式也有较佳散热效率,但又保有与传统伺服器相同的机箱正面抽换磁碟槽便利性。

不过EDSFF与NF1这两种新式SSD规格的推广,还面临几个问题。

首先,目前普遍通行的伺服器机箱必须重新设计,修改与更换前端磁碟模组与背板,才能搭配EDSFF与NF1规格SSD。

其次,标准的2.5英寸与3.5英寸规格SSD,还有很大的容量发展潜力,依靠快闪记忆体晶片技术的进步,也能显着提高容量,进而提高伺服器储存密度,而不需改用全新的EDSFF与NF1规格SSD,以致连带必须更换新伺服器机箱。30TB容量的2.5英寸SSD与100TB容量的3.5英寸SSD产品,都已在今年初上市,可在1U空间提供360TB与400TB容量,并不比EDSFF与NF1逊色多少。

而且2.5英寸规格SSD的电路板面积,比起短版EDSFF或NF1还高了2倍,单一SSD模组上可容纳更多记忆体晶片,一定程度抵销了后者外型尺寸小、空间密度较高的优势。

第三,通过新规格SSD提高储存密度后,也为伺服器的PCIe架构设计带来新的挑战。在单一机箱内要容纳32或36台EDSFF与NF1 SSD,将会占用多达128与144条PCIe△lane,伺服器主机板也需要相应的调整才能搭配。

最后,EDSFF或NF1两种规格彼此定位重叠,尤其是短版EDSFF与NF1之间更是非常类似,最终应该只会有其中一种留存下来,使得这类新规格SSD的未来发展,带有不确定性。

就目前来看,三星NF1 SSD的容量规格较高,连接头沿用M.2规格,有助于降低导入成本;不过Intel为EDSFF设定了更大的发展余裕,其SFF-TA-1002连接头可从目前使用的PCIe△3.1×4,提高到×8、×16,甚至有使用PCIe△4.0、PCIe△5.0规格的潜力,另外,EDSFF联盟的支持者也比较多。

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