Vanwege de groeiende behoefte aan gegevens en prestaties in veel toepassingen, nemen de eisen toe die aan opslagmedia worden gesteld. Met de huidige solid-state drive (SSD) vormfactoren, is het onwaarschijnlijk dat deze op de lange termijn worden vervuld. De Enterprise & Data Center Standard Form Factor (EDSFF) maakt daarom hogere opslagdichtheden, betere prestaties en een efficiëntere koeling mogelijk.
SSD’s werden ongeveer 15 jaar geleden gemeengoed in het 2,5-inch formaat omdat ze konden worden geïnstalleerd in bestaande IT-systeemstations. Dit was destijds nodig, simpelweg om de nieuwe opslagklasse te accepteren en marktaandeel te winnen. De vormfactor was geenszins ideaal, omdat de flash-componenten niet optimaal in de behuizingen konden worden geplaatst en gekoeld. Bovendien hebben SSD’s de snelheid van de SATA-interface die wordt gebruikt door 2,5-inch-stations volledig uitgeput – zelfs de toentertijd nieuwe SATA III bereikte snel zijn grenzen.
Om SSD’s in staat te stellen het prestatievoordeel van NAND-flash te benutten, werd NMVe ontwikkeld voor de directe verbinding van de opslagmedia met de CPU via PCIe. Nieuwe vormfactoren, zoals de U.2, die gericht is op het 2,5-inch formaat, en de meer compacte specificaties mSATA en M.2, kwamen al snel op de markt. Om een uniforme standaard voor SSD’s in server- en opslagsystemen te creëren die de zwakke punten van de vorige formaten zou elimineren en SSD’s geschikt zou maken voor toekomstige vereisten, ontwikkelde de Storage Networking Industry Association (SNIA) uiteindelijk de EDSFF.
Eén standaard, vele afmetingen
EDSFF herkent verschillende afmetingen, zodat verschillende SSD-opslagcapaciteiten gemakkelijk kunnen worden geïmplementeerd en de ruimte in servers en de opslagmatrix optimaal benut. De kleinste versie heeft een afmeting van 111,49 x 31,5 mm (lengte x breedte) en heet E1.S, waarbij de ‘S’ voor ‘short’ (kort) staat. Hij is gebaseerd op de M.2-vormfactor, die geen ondersteuning biedt voor hot-plugging en gevoelig is voor oververhitting. De E1.S lost deze problemen op en is ook geschikt voor meer flash-apparaten vanwege het iets breder ontwerp, wat hogere capaciteiten mogelijk maakt. Hij meet 318,75 x 38,4 mm, maar er is ook een langere versie, genaamd E1.L of E1.Long, die verder in de systeembehuizingen steekt en nog meer ruimte voor geheugencomponenten biedt.
Bovendien bepaalt EDSFF de hoogte van SSD’s. Afhankelijk van de vereisten zijn er PCB-versies zonder behuizing of versies met koellichamen van verschillende hoogtes, die in de behuizing zijn geïntegreerd. De hoogte varieert van 5,9 mm voor de PCB-versie, tot 25 mm voor de versie met een groot koellichaam, waardoor hoge prestaties mogelijk zijn.
De ‘1’ in de naam van de E1-variant staat voor de breedte van één hoogte-eenheid, waardoor E1-SSD’s rechtop kunnen worden geïntegreerd in 1HE-servers. Dankzij dit ontwerp kan een zeer groot aantal SSD’s in opslagservers worden geplaatst en biedt het een hoge opslagdichtheid. Capaciteiten in het petabyte-bereik zijn mogelijk, wat zorgt voor een zeer efficiënt gebruik van de beschikbare ruimte in het rek.
De E3.S, met een afmeting van 104,9 x 76 mm, en de E3.L, met een afmeting van 142,2 x 76 mm, zijn aanzienlijk breder dan de E1 SSD’s. De ‘3’ in de naam staat voor de breedte van 3 inch (76 mm). Deze SSD’s kunnen hoogstwaarschijnlijk worden gezien als opvolgers van de U.2- en 2,5-inch-vormfactor en zullen in de toekomst worden gebruikt in server- en opslagsystemen.
Hoge geheugendichtheid betekent lage bedrijfskosten
Door de hoge opslagdichtheid kunnen bedrijven met minder systemen werken, wat niet alleen ruimte bespaart, maar ook de onderhouds- en administratiekosten aanzienlijk verlaagt. Beheerders hebben minder systemen die ze moeten bedraden, monitoren en beheren.
Daarnaast zijn er besparingen door een lager stroomverbruik en lagere koelbehoeften die gepaard gaan met een kleiner aantal servers of kleinere opslagmatrix.
Vanwege de kleine hoeveelheid ruimte die nodig is aan de voorkant van de server, profiteren edge-systemen ook van EDSFF SSD’s, omdat deze meestal alle verbindingen aan de voorkant van het systeem hebben, zodat ze gemakkelijk toegankelijk zijn. Bovendien is de energie-efficiënte werking van EDSFF SSD’s bijzonder belangrijk voor edge-systemen.
Hogere prestaties vereisen een efficiëntere koeling
EDSFF gebruikt SFF-TA-1002-connectoren en ondersteunt 4, 8 en 16 PCIe-lanes. De connector zorgt voor de vereiste signaalintegriteit, zodat EDSFF SSD’s toekomstige PCIe-overdrachtssnelheden kunnen ondersteunen. Bovendien garandeert de verbinding een hoger stroomverbruik dan bij SSD’s in de U.2-standaard, wat nodig is om hoge overdrachtspercentages te bereiken. U.2 SSD’s zijn geschikt voor maximaal 25 W, terwijl de E1.L kan werken op maximaal 40 W en de E3.L op maximaal 70 W. Dit is misschien nog niet relevant voor PCIe Gen 4, maar voor PCIe Gen 5 en latere generaties zal de nieuwe connector nodig zijn om te profiteren van de verhoogde bandbreedte. SSD’s tot de vijfde generatie van de PCIe-overdrachtsstandaard kunnen nog steeds in het U.2-formaat worden ontwikkeld, maar daarbuiten zal het niet mogelijk zijn om de signaalintegriteit via de U.2-connector te realiseren, noch zal het mogelijk zijn om de vereiste stroom te transporteren om de SSD te laten werken.
In IT gaan hoge prestaties altijd hand in hand met verhoogde koelbehoeften. In tegenstelling tot 2,5-inch drives worden de flashcomponenten in EDSFF SSD’s echter optimaal door de koelluchtstroom bereikt. Hierdoor kan restwarmte beter worden afgevoerd, wat betekent dat het koelvermogen kan worden verminderd in vergelijking met 2,5-inch SSD’s. Zoals vermeld, biedt EDSFF ook SSD’s met koellichamen, zodat fabrikanten de opslag kunnen aanpassen aan zeer specifieke vereisten. De E1.L met maximaal 40 W en de E3.L met maximaal 70 W zijn echter iets dikker dan de E1.L met maximaal 25 W (18 vs. 9,5 mm) en de E3.L met 40 W (16,8 vs. 7,5 mm) door het extra koellichaam. In gebieden waar absolute piekprestaties vereist zijn, is het daarom niet mogelijk om zulke hoge geheugendichtheden te bereiken. Bedrijven hebben inmiddels een ruime keuze aan SSD’s. Hierdoor kunnen ze de modellen kiezen die het beste voldoen aan hun opslagcapaciteit en prestatiebehoeften – en die passen bij hun servers en rack power-budgetten.
De vraag naar EDSFF-ondersteunde systemen neemt toe
EDSFF SSD’s vertegenwoordigen nog steeds slechts een klein deel van de SSD-markt, wat deels te wijten is aan de terughoudendheid van serverfabrikanten om dienovereenkomstige serverdesigns te ontwikkelen. Hyperscalers zijn in dit opzicht al veel verder en veel opslagfabrikanten, hosts en serviceproviders werken ook aan platforms die rekening houden met de EDSFF-standaard. De vraag naar de systemen en naar EDSFF SSD’s neemt momenteel aanzienlijk toe – veel bedrijven zien in dat ze in de toekomst alleen met EDSFF kunnen voldoen aan de toenemende eisen van hun toepassingen voor de snelle levering van grote hoeveelheden gegevens. De vormfactor zal dus de doorslaggevende parameter worden voor SSD’s en EDSFF zal op middellange termijn vrijwel onmisbaar worden.
