行动中的EDSFF：前所未有的闪存存储容量

 
对我而言，保持2.5英寸外形尺寸的SSD一直是从机械磁盘中借用的，这对我来说从来没有意义。 NAND芯片(一种将数据存储在SSD内的非易失性存储技术)具有多功能性和弹性，可抵抗旋转盘只能梦想的操作冲击。它们几乎完全不受物理尺寸的限制。确实，继续将固态存储包装到硬盘驱动器机箱中的唯一原因是传统兼容性。
现实情况是，新的外观形式具有彻底的破坏性，除非有特殊原因，否则没有人愿意为争取采用而奋斗。尽管当今的SSD市场更加多样化，包括PCI Express附加卡和主板上安装的M.2驱动器，但密集存储服务器仍使用2.5英寸托架。
企业和数据中心SSD外形尺寸(EDSFF)有望改变这一状况。基于这一热门设计规范的第一波存储产品的面世，为高性能计算带来了颠覆性的，惊人的快速新可能性。想想大数据服务器，人工智能，高端游戏以及其他数据或图形密集型应用程序，在这些应用程序中大量快速存储和存储是有优势的。
既然我们已经介绍了EDSFF并说明了它如何更改数据中心存储，现在是时候看看外形尺寸的实际应用了。准备学习以下内容：
首批基于EDSFF的SSD已面世
1U服务器和JBOF(只是一堆闪存)机箱，正面有32个EDSFF驱动器托架
EDSFF将会如何发展，包括对PCIe 4.0和5.0的支持，以及更宽的链接以提高吞吐量
提醒我：什么是EDSFF?我为什么要在乎呢?
通过从英特尔的“统治者”那里借来的测量数据，该规范以其细长的形状而得名。 EDSFF使得可以将NAND芯片布置在PCB上，该PCB的尺寸设计成可以最大程度地提高容量和热量传递，而不必将它们塞入用于磁盘的外壳中。对于无法获得足够容量的应用程序和密集型服务器系统中较低的工作温度，这意味着每个机架单位需要更多的TB容量。新方法优化了气流，并提供了前所未有的机会来促进按需分配的存储，以应对繁重的计算和GPU约束的工作负载。
新的外形使它与机架安装式系统前部的旧驱动器底座兼容。得益于最新一代的低成本QLC NAND，再加上容量更大的驱动器，它可以在更少的物理空间中提供更多的存储，它代表了数据中心闪存的崭新开始。并且准备好摇滚了。
EDSFF的准备就绪程度可能会让熟悉其专有起点的人们感到惊讶。但是，整个行业范围内对灵活，闪存优化的外形的呼吁都加快了设计的发展。我们现在拥有的物理标准旨在通过通用连接器释放NVMe的潜力-一种将非易失性存储器连接到PCI Express总线的高性能接口。它有15个行业重磅支持者，从闪存制造商到生态系统支持者和解决方案提供商，不一而足。
在下一代存储中发挥领导作用
由于EDSFF基于英特尔专有的“统治者”外形，因此我们不奇怪该公司与Dell EMC，Facebook，HPE，联想，微软和三星一起被列为EDSFF推动者。连同八个EDSFF贡献者(安费诺，富士康互连技术，美光，莫仕，希捷，TE Con​​nectivity，东芝存储器和Western Digital)，外形尺寸在供应链的每个阶段都得到了大力支持。
当英特尔于Optane首次面世的同年2017年首次开始谈论标尺时，其目标是将1 PB的数据装入1U平台。现在，EDSFF已将外形规格标准化，并且驱动器，连接器，服务器和解决方案的生态系统作为可供销售的产品而存在，现在该看看EDSFF的愿望如何转化为实际存储。
由于标尺和EDSFF Long(E1.L)外形尺寸几乎相同，因此Intel首先以兼容的产品系列脱颖而出是有道理的。目前，该公司的SSD D5-P4326系列驱动器使用四通道PCIe 3.1 NVMe接口，具有U.2和E1.L尺寸，容量高达15.36TB。两种版本均采用QLC 3D NAND，使每个存储单元比英特尔上一代闪存存储的位多33%。
尽管EDSFF的大小和形状在该标准将大量存储空间封装到小空间中的能力中起着关键作用，但请不要低估QLC NAND在使Intel的SSD D5-P4326成为可能的重要性。它是基本的构建基块，可以使15.36TB的容量在两种不同的外形尺寸下同样出色地工作。由于基于QLC的SSD的前期成本要低于其前代产品，因此有很好的经济理由来替换硬盘。通过可比较的工作量减少功耗，降低冷却成本，降低年度故障率，这一切都使SSD D5-P4326的TCO优于机械存储。
两种存储类型之间的性能比较甚至不公平。最快的企业硬盘驱动器可以维持高达300 MB / s的传输速率，而SSD D5-P4326可以通过其PCIe x4链路以高达3200 MB / s的速度顺序读取数据，并以1600 MB / s的速度写入数据。执行数据检索操作仅需135微秒，而15,000 RPM磁盘的平均延迟为2毫秒。简而言之，SSD可以更快地获取您的信息，并通过更大的管道更快地移动您的信息。 10倍的速度提升在当前受存储性能限制的应用中特别有用。在面对大量大数据进行实时处理的世界中，让CPU保持新鲜数据是游戏的名称。
值得一提的是，E1.L和U.2尺寸规格共享所有SSD D5-P4326的重要规格。那么为什么要支持EDSFF呢?
首先，英特尔表示将在2019年晚些时候推出30.72TB的型号，以实现EDSFF更高容量的承诺。其次，英特尔自己的测试表明，为支持EDSFF而构建的服务器可以使用比2.5英寸U.2 SSD少55%的气流将其驱动器冷却至相同温度。转速较慢的风扇产生的噪音较小，功耗较小且运行成本较低。因此，无论您是在相似容量的两种外形尺寸之间还是在尽可能高的密度下进行选择，英特尔E1.L SSD D5-P4326都是新版本的明智选择。
毫无疑问，我们会看到EDSFF工作组的其他成员宣布了自己的兼容SSD。例如，西部数据(Western Digital)最近开始谈论其E1.L Ultrastar DC SN640，其使用96层BiCS4 NAND和其内部NVMe控制器技术的容量高达30.72TB。 2.5英寸U.2版本的最大输出容量为7.68TB，这使密集存储服务器切换到EDSFF更具吸引力。美光，三星，希捷和东芝一定会紧随其后。
新形式因素对已建立的生态系统造成了巨大破坏。他们需要随时改变。幸运的是，Supermicro已经有一款专为Intel直尺设计的1U服务器，因此，在对EDSFF进行了很小的修改后，Supermicro很快就可以调整连接器并正式支持EDSFF。实际上，如果将SSG-1029P-NEL32R系统的图片放在其基于标尺的前任旁边，则它们看起来相同。
最引人注目的是32个EDSFF驱动器在前端的安装情况。 Supermicro服务器解决方案管理高级总监Michael Scriber说：“这里的间距是12毫米。” “因此，最终导致两个半毫米的间隙使空气在每个驱动器之间流动。”
除了两个驱动器底座(每个底座可容纳16个E1.L SSD)以外，SSG-1029P-NEL32R的规格与许多其他1U服务器一样。它支持一对Intel Xeon可扩展处理器，24个DIMM插槽中最高6TB的DDR4 DDR2和两个M.2插槽用于承载启动驱动器。背面的两个PCIe x16插槽可以占用100 Gb / s的网络适配器。或者，您可以坚持使用Supermicro主板上内置的10 GbE控制器。
还有一个开关可以将来自Intel CPU的64通道PCIe连接转换为EDSFF驱动器的128通道(32个链接中的每个通道为4通道)。保持2：1的比率而不是多路复用较少的面向主机的PCIe通道的决定保留了整个存储子系统之间的平衡。即使在重负载下，该开关也不会成为瓶颈。举例来说，Scriber说他的团队从使用Intel SSD的标尺服务器中获得了13,000,000 IOPS和57 GB / s的带宽。
Supermicro还正在开发一个名为SSG136R-NEL32JBF的JBOF(只是一堆闪存)版本，它没有任何CPU或内存。取而代之的是，它使用mini-SAS HD端口将64通道的PCIe连接性从背面引出。这些端口可以使用外部PCIe x8电缆映射到Supermicro自己设计的主机接口卡上的两个，四个或多达八个主机。而且由于仍在使用PCIe，因此性能仍然非常出色。 Scriber说：“我们在1U JBOF系统的背面测量了52 GB / s的速度。”
连接到多个主机的JBOF机柜的想法在数据中心应用中特别有趣，在这些应用中，计算能力，DRAM性能和存储资源并非总是独立地扩展。单独的盒子装有CPU内核，附加加速器和固态存储器，使企业客户可以更轻松地在需要其工作负载的时间和地点进行增长。 EDSFF使您更容易在更少的空间中获得更大的容量，这非常适合部署按需分类存储。
未来创新
英特尔的SSD D5-P4326和Supermicro的SSG-1029P-NEL32R是EDSFF如何在闪存的灵活性基础上增加存储密度并提高热效率的出色示例。更进一步，我们已经看到了该标准促进创新的一些方式。
例如，Supermicro即将推出的BigTwin E1.S将四个服务器节点打包到2U的机架空间中。每个节点均支持两个Xeon可扩展CPU，高达6TB的DDR4(包括Optane DC永久存储)，两个M.2 SSD和10个较短的E1.S驱动器，每个驱动器均具有高达4TB的NAND。紧凑的平台具有令人难以置信的计算和存储性能。
为了表达EDSFF的前瞻性设计，其连接器支持PCIe 4.0和5.0传输速率。它还可以扩展到Intel SSD D5-P4326使用的四通道链接之外。 E2(x8)和E3(x16)连接器规格有效地将可用带宽增加了一倍和四倍，并且针对更宽外壳的选件可以散发高达70W的热量。这为与PCIe连接的计算，网络和存储加速器与大容量SSD并排运行打开了大门。
底线
如果您要接收和处理大量数据(尤其是实时数据)，则转向基于EDSFF的基础架构应在较低的总拥有成本，更高的可维护性和未来的扩展方面带来收益，而2.5英寸左右的服务器无法提供这种扩展磁盘。