De EDSFF-standaard (Enterprise and Datacenter Storage Form Factor) zal aanzienlijke veranderingen teweegbrengen in het steeds verder ontwikkelde landschap van datacenters. Hyperscalers, leveranciers van enorme computerbronnen, hebben snel de voordelen van deze vormfactor herkend. Naarmate de vraag naar betere opslagprestaties, ‑capaciteit en ‑efficiëntie groeit en cloud-AI zich uitbreidt, toont EDSFF zich zeer veelzijdig. Vanuit het perspectief van flashopslag wordt het steeds duidelijker dat 2,5‑inch en M.2, overblijfselen uit het tijdperk van de draaiende schijven, niet het volledige potentieel van op flash-gebaseerde NVMe SSD’s kunnen leveren en niet geschikt zijn om te voldoen aan de eisen van moderne datacenters. Naast verbeteringen in de opslagprestaties biedt EDSFF Infrastructure-as-a-Service (IaaS)-providers voordelen door applicaties buiten opslag te ondersteunen, waardoor het een cruciale technologie is bij de transformatie van datacenters.
Een nieuw formaat voor meer dan alleen flash
EDSFF is gedefinieerd door de SNIA SFF Technology Affiliate-organisatie en pakt de beperkingen aan van de bestaande vormfactoren en interfaces die worden gebruikt in datacenteropslag. De doelen variëren van het verbeteren van de signaalintegriteit, die nodig is om toekomstige PCIe-standaarden te ondersteunen, tot het leveren van hogere vermogensniveaus en het ondersteunen van een verbeterde luchtstroom en warmteafvoer. De standaard gaat echter verder dan opslag en omvat geheugenuitbreiding (DRAM), het uitbreiden van de rekenprestaties met behulp van AI/ML-versnellers en het toevoegen van netwerkkaarten (NIC’s) dankzij een gestandaardiseerde PCIe-interface en vormfactor. Dus, net als bij bestaande technologieën, profiteren hyperscalers en datacenters van multi-sourcing bij de aanschaf van hardware.
Voor degenen die vandaag M.2 SSD’s inzetten in hyperscale-servers en opslag, zal de natuurlijke overstap waarschijnlijk naar de E1-vormfactor zijn. De korte versie, E1. S, meet ongeveer 112 mm lang en 32 mm breed. De dikte begint bij ongeveer 6 mm, loopt op tot 8 mm wanneer een warmteverdeler wordt meegeleverd en loopt op tot maar liefst 25 mm met een koellichaam (deze kunnen symmetrisch of asymmetrisch zijn). Het stroomverbruik voor deze vormfactoren is beperkt tot tussen 12 W en 25 W.
De dikte van de vormfactor bepaalt echter alleen het warmteafvoervermogen van de schijf, aangezien de onderliggende hardware, de capaciteit en de prestaties hetzelfde blijven. Dit betekent dat in systemen met een kleine voetafdruk, zoals bladeservers en edge-computing, de prestaties en uitstekende thermische mogelijkheden van E1 worden verbeterd. S EDSFF maakt het mogelijk om zowel M.2- als 2,5‑inch SSD’s te vervangen. Het is ook zeer geschikt ter vervanging voor het opstarten en de primaire opslag voor high-performance computing (HPC) en kunstmatige intelligentie/machine-learning-systemen. Studies hebben ook aangetoond dat E1. S de vereisten voor vermogen/prestaties ondersteunt en een lage luchtstroom van serverontwerpen van de volgende generatie die niet verkrijgbaar zijn met M.2.
In bedrijfsservers is de E3-vormfactor het best gepositioneerd om U.2‑opslag te vervangen, waarbij server- en componentleveranciers zich richten op de SFF-TA-1002- en SFF-TA-1008-specificaties. De korte E3. Het S‑formaat varieert in dikte van 7,5 tot 16,8 mm, is 76 mm hoog en bijna 113 mm lang. Er worden maximaal 16 PCIe-lanes ondersteund, hoewel de huidige SSD’s doorgaans beperkt zijn tot vier en de beschikbare vermogensprofielen tot 40 W ondersteunen. De huidige demonstratiesystemen hebben aangetoond dat er ruimte is voor meer dan 40 E3. S NVMe SSD-schijven in een 1U-rack.
Het potentieel van EDSFF-opslag in de praktijk
Tot nu toe konden prestatieverbeteringen in opslagoplossingen worden doorgevoerd door over te stappen van draaiende schijven naar op flash-gebaseerde opslag of door te upgraden naar de nieuwste flash-SSD’s. Een oudere JBOD zou bijvoorbeeld 4U aan ruimte nodig hebben om 90 × 3,5‑inch harde schijven van 20 TB te huisvesten. Dat levert 1,8 PB aan opslagruimte op, of 450 TB per U. De uitdaging van de opslag van de draaiende schijf is het stationaire stroomverbruik, dat in dit geval, en op basis van productbladgegevens, ongeveer 510 W bedraagt en piekt rond de 640 W. Met ongeveer 0,28 W/TB bij een stationaire schijf en 0,36 W/TB bij een actieve schijf, vereist dit een aanzienlijke hoeveelheid warmteafvoer en operationele energiekosten. Bovendien levert deze configuratie tijdens het gebruik gegevens met een snelheid van ongeveer 300 MB/s, wat overeenkomt met 40 MBps/W vanuit het oogpunt van stroomverbruik.
De overstap naar U.2 NVMe SSD’s met zoiets als een 1U Supermicro SYS-1029P-N32R verbetert het rackgebruik aanzienlijk. Rekening houdend met de integratie van schijven van 32 × 32 TB is 1 PB per 1U opslagdichtheid beschikbaar. Op flash-gebaseerd betekent een veel lager stroomverbruik bij inactiviteit, ongeveer 160 W of 0,16 W/TB (volgens de gegevens van het productblad). Wanneer de schijf actief is, loopt dit natuurlijk op tot ongeveer 1000 W. Omdat ze echter sneller zijn, kunnen gegevens sneller worden geleverd, waardoor de schijven kunnen terugkeren naar en meer tijd kunnen doorbrengen in inactiviteit. Er mag worden verwacht dat, vanuit het oogpunt van stroomverbruik, ongeveer 380 MBps/W haalbaar zou moeten zijn. Natuurlijk moet ook rekening worden gehouden met het aspect van de kosten. Beheerders van datacenters moeten verwachten dat ze ongeveer vier tot zeven keer meer per gigabyte nodig zullen hebben. Dit wordt echter gecompenseerd door energiebesparingen en de verbeterde prestaties die aan klanten kunnen worden geboden.
De overstap naar EDSFF-flashopslag biedt nog een verbeteringsstap van de opslagdichtheid ten opzichte van U.2 NVMe SSD’s. Serverleveranciers bevinden zich momenteel in de ontwikkelingsfase, maar er is al wat werk verricht aan prototypesystemen. Nogmaals, met behulp van een 1U-formaat, 32 × E1. L‑schijven (319 mm lang) met een capaciteit van 64 TB passen in hetzelfde volume. De stroomvereisten blijven hetzelfde in de stationaire en actieve bedrijfsmodus als bij U.2 SSD’s, maar door een verdubbeling van de capaciteit daalt het stroomverbruik in de stationaire modus tot 0,08 W/TB. Vanwege de lijnlengte van de geheugenchips in deze zeer lange vormfactor, zijn de sequentiële lees-/schrijfprestaties iets lager, namelijk rond de 200 Mbps/W. Dit kan verbeteren naarmate de technologie evolueert, maar biedt nog steeds een vervijfvoudiging ten opzichte van de opslag van draaiende schijven.
Meer dan vormfactor en prestaties
Uiteraard is de overstap naar het EDSFF gekoppeld aan een aanzienlijke investering. Maar dit compenseren is een pad van toekomstbestendigheid dat legacy-vormfactoren niet zullen bieden. PCIe 5.0 wordt al ondersteund in opslag, zoals bij de KIOXIA CD8P-serie E3. S die voldoet aan een groot deel van de Open Compute Project Datacenter NVMe v2.0 SSD-specificatie (Afbeelding 5). Deze zijn gebouwd op BiCS FLASH TLC-geheugen, wat zorgt voor een uitstekende kosten-capaciteitsverhouding en betrouwbaarheid in deze toepassingen.
De EDSFF-interface is ook ontworpen om te voldoen aan de signaalintegriteitsvereisten van huidige en toekomstige hogesnelheidsinterfaces. Het is duidelijk dat M.2 deze niet zal overnemen en geen volledige PCIe 4.0 (16 giga-overdrachten per seconde, GT/s) kan bereiken binnen de bestaande 8,25 W vermogensenveloppe, vooral bij hogere capaciteiten. E1 EDSFF pakt dit aan en geeft ook de bruikbaarheid een boost. Hot-swapping wordt ondersteund vanaf de voorkant van de server, wat het onderhoud vereenvoudigt en downtime minimaliseert. Bovendien kunnen servers dankzij een aanwezigheidsdetectiemechanisme de specifieke kenmerken van elke schijf herkennen, zoals de capaciteit, snelheid en de vormfactor en het risico op configuratiefouten verkleinen.
Ter vergelijking: de interface van U.2 kan de signaalintegriteit ondersteunen die vereist is door de PCIe 5.0‑standaard. Maar E3 EDSFF is ontworpen om signaalsnelheden te ondersteunen die verder gaan dan PCIe 5.0 en tegelijkertijd hogere vermogensenveloppen ondersteunen. PCIe 6.0 ligt ook in het verschiet, wat alleen maar meer bandbreedte en IOP’s zal bieden. Dit zorgt voor meer prestaties en snellere RAID-rebuildtijden wanneer defecte schijven worden vervangen, in plaats van dagen naar minuten of uren. Vanwege de snelheidsverhoging is het misschien zelfs mogelijk om het aantal pariteitsschijven terug te brengen van drie naar twee, omdat de kans kleiner is dat een andere poolschijf defect raakt tijdens het opnieuw opbouwen. Dit komt bovenop het betere overzicht van storingen dat SSD’s bieden.
Al met al is EDSFF zoveel meer dan een nieuwe vormfactor. Het is meer dan opslag, het ondersteunt versnellers, geheugen en NIC’s. Dit stelt hyperscalers en IaaS in staat om te innoveren met de diensten die ze aanbieden. Het vereenvoudigt ook het beheer van datacenters, van het vervangen van schijven tot het opnieuw opbouwen, waardoor er minder rackruimte nodig is en het stroomverbruik wordt verlaagd. Dit laatste punt is een cruciale overweging omdat er meer aandacht wordt besteed aan groene initiatieven en het behalen van duurzaamheidsdoelstellingen. U kunt dit alles krijgen in combinatie met meer IOPS en een veilig pad naar hogere prestaties in de komende jaren – wat is daar niet leuk aan?
0 reacties