30 mei 2024
0 Reactie(s)

30 mei 2024

De voordelen van het EDSFF voor flashopslag

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.

De E1. Het volume van de S‑vormfactor en de haalbare opslag­dicht­heid worden beïnvloed door de vereiste koelli­chaam­be­na­de­ring. *Koelli­chaam verhoogt de dikte

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.      

De E3. De EDSFF-vormfactor is goed geposi­ti­o­neerd voor front-loading bedrijfsservers.

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.

Een overstap naar EDSFF-opslag verdub­belt de capaci­teit ten opzichte van het gebruik van U.2 NVMe SSD’s en heeft vier keer minder aan ruimte nodig dan draai­ende HDD’s.

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?

Redactie@DCpedia

Redactie@DCpedia

0 Reactie(s)

Loading

0 Reactie(s)

0 reacties

Reacties gesloten

De reactiemogelijkheid is verlopen. (14 dagen)

Nieuwsbrief

Huidige abonnees: 34

Pin It on Pinterest

Share This