Ổ lưu trữ EDSFF: Dung lượng lưu trữ flash bạn chưa từng thấy!

Có lẽ chúng ta thấy một điều gần như vô nghĩa đối với việc ổ cứng SSD vẫn được giữ trong hình dạng ổ cứng 2.5 inch được mượn từ các đĩa cơ học truyền thống lâu đến vậy. Chip NAND – công nghệ bộ nhớ không bay hơi lưu trữ dữ liệu bên trong SSD – mang đến sự linh hoạt và khả năng phục hồi chống lại cú sốc khi vận hành mà các ổ đĩa quay cơ học chỉ có thể mơ ước. Chúng gần như hoàn toàn không bị ràng buộc bởi kích thước vật lý. Thực sự, lý do duy nhất để tiếp tục đóng gói ổ SSD vào vỏ ổ cứng cơ học là khả năng tương thích theo sự kế thừa.

Thực tế là các form-factor mới bao giờ cũng mang đến sự gây rối và không ai muốn chiến đấu trong một trận chiến khó khăn để nhận lấy trừ khi có một lý do đặc biệt cho nó. Trong khi thị trường SSD ngày nay đa dạng hơn, bao PCI Express add-in card và ổ đĩa M.2 gắn trên bo mạch chủ, các máy chủ lưu trữ high density vẫn sử dụng các bay ổ 2.5″.

Enterprise & Datacenter SSD form-factor (EDSFF) đã sẵn sàng để thay đổi điều đó. Sự sẵn sàng của các sản phẩm lưu trữ tiên phong dựa trên đặc điểm thiết kế nóng bỏng này hứa hẹn những khả năng mới đột phá, nhanh chóng cho điện toán hiệu năng cao. Hãy nghĩ rằng các máy chủ dữ liệu lớn, AI, high-end gaming và ứng dụng nặng về dữ liệu hoặc sử dụng nhiều đồ họa trong đó lượng lớn bộ nhớ và lưu trữ nhanh là lợi thế.

Bạn đã được giới thiệu về EDSFF và giải thích cách nó thay đổi lưu trữ trong trung tâm dữ liệu, đã đến lúc xem xét các ứng dụng thực tế của loại f orm factor àny. Hãy sẵn sàng để tìm hiểu về:

  • Các ổ SSD dựa trên EDSFF đầu tiên đã sẵn sàng
  • Các máy chủ 1U và các JBOF container (Just a Bunch Of Flash) với 32 khoang ổ đĩa EDSFF ở phía trước
  • EDSFF sẽ phát triển như thế nào, bao gồm hỗ trợ cho PCIe 4.0 và 5.0, cộng với các liên kết rộng hơn để có thông lượng bổ sung

Nhắc lại: EDSFF là gì? Và tại sao tôi cần quan tâm?

Với các thông số được mượn từ “cây thước của Intel”, bộ thông số kỹ thuật được đặt tên cho hình dạng hẹp và dài của nó. EDSFF cho phép bố trí chip NAND trên PCB có thiết kế để tối đa hóa công suất và truyền nhiệt, thay vì nhồi nhét chúng vào vỏ bọc dành cho các đĩa quay. Điều đó mang đến nhiều terabyte trên mỗi đơn vị rack cho các ứng dụng không đủ dung lượng và làm giảm nhiệt độ hoạt động trong các hệ thống máy chủ dày đặc. Cách tiếp cận mới tối ưu hóa luồng không khí và cung cấp một cơ hội chưa từng có để tạo điều kiện cho việc lưu trữ theo yêu cầu, phân tách theo khối lượng công việc nặng và tính toán dựa trên GPU.

form-factor mới làm giảm khả năng tương thích với ổ đĩa kế thừa ở phía trước của các hệ thống rack-mount. Nó đại diện cho một khởi đầu mới cho bộ nhớ flash trong trung tâm dữ liệu, nhờ vào thế hệ QLC NAND chi phí thấp mới nhất, cộng với các ổ đĩa có dung lượng cao hơn cung cấp nhiều bộ nhớ hơn trong không gian vật lý ít hơn. Và nó đã sẵn sàng để khuấy động thị trường!

Sự sẵn sàng của EDSFF có thể gây ngạc nhiên cho những người quen thuộc với sự khởi đầu độc quyền của nó. Tuy nhiên, một lời kêu gọi toàn ngành cho một form-factor linh hoạt, tối ưu hóa cho flash đã thúc đẩy quá trình phát triển của thiết kế. Những gì chúng ta có bây giờ là một tiêu chuẩn vật lý được xây dựng để mở khóa tiềm năng của giao tiếp hiệu năng cao NVMe để gắn bộ nhớ lưu trữ dài hạn (non-volatile) vào bus PCI Express qua một đầu nối chung. Nó được hỗ trợ bởi 15 hãng hàng đầu trong ngành, từ các nhà sản xuất flash đến các nhà hỗ trợ hệ sinh thái và nhà cung cấp giải pháp.

Giữ vai trò dẫn đầu trong lưu trữ thế hệ tiếp theo

Bởi vì EDSFF dựa trên form-factor hình cây thước (ruler) độc quyền của Intel, chúng tôi không ngạc nhiên khi thấy công ty được liệt kê cùng với Dell EMC, Facebook, HPE, Lenovo, Microsoft và Samsung với tư cách là nhà quảng bá EDSFF. Cùng với tám người đóng góp EDSFF (Amphenol, Foxconn Interconnect Technology, Micron, Molex, Seagate, TE Connectivity, Toshiba Memory và Western Digital), form-factor có sự hỗ trợ mạnh mẽ ở mọi giai đoạn của chuỗi cung ứng.

Khi Intel lần đầu tiên bắt đầu nói về “ruler” form-factor vào năm 2017, cùng năm với sự ra mắt của bộ nhớ Optane đầu tiên, mục tiêu của nó là đưa một petabyte dữ liệu vào nền tảng 1U. Giờ đây, form-factor đã được chuẩn hóa theo EDSFF và hệ sinh thái của các ổ đĩa, connector, máy chủ và giải pháp tồn tại dưới dạng sản phẩm để bán, đã đến lúc xem xét kỳ vọng của EDSFF chuyển thành loại lưu trữ trong thế giới thực như thế nào.

Gặp sản phẩm mẫu đầu tiên

intel ssd d5 p4326 qlc 3d nand

Do các form-factor ruler và EDSFF Long (E1.L) gần như giống hệt nhau, nên có nghĩa là Intel lần đầu tiên ra mắt với một họ sản phẩm tương thích. Hiện tại, các ổ SSD D5-P4326 thuộc dòng SSD của công ty có sẵn ở các form-factor U.2 và E1.L với dung lượng lên tới 15,36TB sử dụng giao diện PCIe 3.1 NVMe bốn làn. Cả hai phiên bản đều sử dụng QLC 3D NAND, cho phép mỗi ô nhớ lưu trữ nhiều bit hơn 33% so với bộ nhớ flash thế hệ trước của Intel.

Mặc dù kích thước và hình dạng của EDSFF đóng vai trò quan trọng trong khả năng đóng gói nhiều dung lượng của chuẩn này vào các không gian nhỏ, nhưng đừng đánh giá thấp tầm quan trọng của QLC NAND trong việc biến SSD D5-P4326 của Intel thành khả thi. Đây là một nền móng cơ bản cho phép dung lượng 15,36TB hoạt động tốt như nhau ở hai form-factor khác nhau. Bởi vì SSD dựa trên QLC có chi phí trả trước ít hơn so với người tiền nhiệm của chúng, nên có một trường hợp tiết kiệm hơn để thay thế ổ cứng bằng chúng. Tiêu thụ ít năng lượng hơn thông qua khối lượng công việc tương đương, giảm chi phí làm mát và tỷ lệ hỏng hàng năm thấp hơn tất cả các yếu tố tạo ra lợi thế TCO của SSD D5-P4326 so với lưu trữ cơ học.

So sánh hiệu suất giữa hai loại lưu trữ thậm chí không công bằng. Trong khi các ổ cứng enterprise nhanh nhất có thể duy trì tốc độ truyền tải lên tới 300 MB / s, SSD D5-P4326 có thể đọc dữ liệu tuần tự với tốc độ lên tới 3.200 MB / s và ghi ở mức 1.600 MB / s qua liên kết PCIe x4 của nó. Thực hiện thao tác truy xuất dữ liệu xảy ra trong ít nhất là 135 micro giây, so với độ trễ trung bình 2 mili giây của đĩa cứng 15K RPM. Nói tóm lại, SSD truy cập thông tin của bạn nhanh hơn và di chuyển nhanh hơn thông qua một đường ống lớn hơn. Tăng tốc độ gấp 10 lần đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng hiện bị giới hạn bởi hiệu năng lưu trữ. Và trong một thế giới phải đối mặt với hàng núi dữ liệu lớn để xử lý thời gian thực, việc giữ cho CPU được cung cấp các bit mới là tên của trò chơi.

Điều đáng nói là tất cả các thông số kỹ thuật quan trọng của SSD D5-P4326 đều được chia sẻ giữa các form-factor E1.L và U.2. Tại sao lại ưu tiên cho EDSFF?

Thử nghiệm của Intel cho thấy một máy chủ được xây dựng để hỗ trợ EDSFF có thể làm mát các ổ đĩa của nó đến cùng nhiệt độ bằng cách sử dụng luồng không khí ít hơn tới 55% so với ổ SSD 2.5. Quạt quay chậm tạo ra ít tiếng ồn hơn, sử dụng ít năng lượng hơn và chi phí ít hơn để vận hành. Vì vậy, bất kể bạn chọn giữa hai form-factor có dung lượng tương tự hay nhắm mục tiêu mật độ cao nhất có thể, SSD D.L-P4326 của Intel là lựa chọn thông minh cho các bản dựng mới.

Không còn nghi ngờ gì nữa, chúng ta sẽ thấy các thành viên khác trong nhóm làm việc EDSFF công bố các ổ SSD tương thích của riêng họ. Chẳng hạn, Western Digital đã bắt đầu nói về chiếc E1.L Ultrastar DC SN640 của mình, có dung lượng lên tới 30,72TB sử dụng BiCS4 NAND 96 lớp và công nghệ điều khiển NVMe nội bộ của riêng mình. Phiên bản 2.5.2 U.2 có dung lượng 7.68TB, chuyển sang EDSFF cho các máy chủ lưu trữ dày đặc thậm chí còn hấp dẫn hơn. Micron, Samsung, Seagate và Toshiba chắc chắn sẽ làm theo.

Các nền tảng tương thích EDSFF cũng ở đây

máy chủ lưu trữ Supermanic ssg-1029p-nel32r edsff

Các form-factor mới đang gây rối ồ ạt cho các hệ sinh thái được thiết lập. Họ yêu cầu thay đổi ở mỗi lượt nâng cấp. May mắn thay, Supermicro đã có máy chủ 1U được thiết kế cho form-factor “hình cây thước” của Intel, do đó, khi EDSFF được hoàn thiện với những sửa đổi rất nhỏ, cũng không mất nhiều thời gian để Supermicro điều chỉnh các đầu nối và cũng chính thức hỗ trợ EDSFF. Trên thực tế, nếu bạn đặt một hình ảnh của hệ thống SSG-1029P-NEL32R bên cạnh người tiền nhiệm dựa trên Ruler của nó, chúng trông giống hệt nhau.

Đáng chú ý nhất là 32 ổ EDSFF phù hợp như thế nào trên mặt trước. “Khoảng hở ở đây là 12mm”, Michael Scacker, giám đốc quản lý giải pháp máy chủ tại Supermicro cho biết. Vì vậy, bạn kết thúc với khoảng cách hai milimet để không khí lưu chuyển giữa mỗi ổ.

Ngoài hai ổ đĩa của nó có chỗ cho 16 ổ SSD E1.L cho mỗi thanh trượt, thông số kỹ thuật của SSG-1029P-NEL32R đọc giống như nhiều máy chủ 1U khác. Nó hỗ trợ một cặp bộ xử lý Intel Xeon Scalable, lên đến 6TB DDR4 trên 24 khe DIMM và hai khe M.2 để lưu trữ ổ đĩa khởi động. Một vài khe cắm PCIe x16 ở mặt sau có thể gắn card mạng 100Gb/s. Hoặc, bạn có thể gắn bó với bộ điều khiển 10GbE được tích hợp trên bo mạch chủ của Supermicro.

bộ điều khiển ethernet intel 800 series

Ngoài ra còn có một switch để biến 64 làn kết nối PCIe từ CPU của Intel thành 128 làn cho các ổ EDSFF (bốn làn cho mỗi bộ 32 liên kết). Quyết định giữ tỷ lệ 2:1, thay vì ghép các làn PCIe đối diện với máy chủ ít hơn, duy trì sự cân bằng trên hệ thống con lưu trữ. Ngay cả khi chịu tải nặng, switch cũng không trở thành nút cổ chai. Trường hợp cụ thể, Scriber cho biết nhóm của ông đã thấy 13.000.000 IOPS và 57 GB / giây băng thông từ máy chủ Ruler sử dụng SSD Intel.

Supermicro cũng đang làm việc trên một phiên bản JBOF (Just a Bunch Of Flash) được gọi là SSG136R-NEL32JBF không có CPU hoặc bộ nhớ. Thay vào đó, nó kết nối 64 làn PCIe ra phía sau bằng các cổng mini-SAS HD. Các cổng đó có thể ánh xạ tới hai, bốn hoặc nhiều hơn như tám máy chủ bằng cách sử dụng cáp PCIe x8 bên ngoài vào host interface card theo thiết kế của chính Supermicro. Và bởi vì nó vẫn đang sử dụng PCIe, hiệu suất vẫn rất đặc biệt. Chúng tôi đã đo được 52 GB / giây phía sau hệ thống JBOF 1U của chúng tôi, ông Scriber cho biết.

Ý tưởng về các JBOF enclosure được gắn vào nhiều máy chủ đặc biệt thú vị trong các ứng dụng trung tâm dữ liệu trong đó tính toán mã lực, hiệu suất DRAM và tài nguyên lưu trữ không phải lúc nào cũng độc lập. Các hộp riêng biệt chứa đầy lõi CPU, bộ tăng tốc bổ trợ và bộ nhớ thể rắn giúp khách hàng doanh nghiệp dễ dàng phát triển hơn khi và chỉ khi khối lượng công việc của họ yêu cầu đến. EDSFF giúp dễ dàng có được nhiều dung lượng hơn vào ít không gian hơn, điều này rất tốt cho việc triển khai lưu trữ phân chia theo yêu cầu.

Đổi mới trong tương lai

SSD D5-P4326 của Intel và SSG-1029P-NEL32R của Intel là những ví dụ tuyệt vời về cách EDSFF xây dựng tính linh hoạt của bộ nhớ flash để tăng mật độ lưu trữ và cải thiện hiệu suất nhiệt. Hơn nữa, chúng ta đã thấy một số cách mà tiêu chuẩn sẽ thúc đẩy đổi mới.

Ví dụ, BigTwin E1.S sắp tới của Supermicro gói bốn node máy chủ vào không gian rack 2U. Mỗi node hỗ trợ hai CPU Xeon Scalable, tối đa 6TB DDR4 (bao gồm bộ nhớ liên tục Optane DC ), hai ổ SSD M.2 và 10 ổ đĩa E1.S ngắn hơn, mỗi ổ có tới 4TB NAND. Đó là hiệu suất xử lý và lưu trữ đáng kinh ngạc từ một nền tảng nhỏ gọn.

đầu nối cạnh edsff e1 e2 e3

Trong một cái gật đầu với thiết kế tiên tiến của EDSFF, đầu connector của nó hỗ trợ tốc độ truyền PCIe 4.0 và 5.0. Nó cũng có thể mở rộng ra ngoài liên kết bốn làn được sử dụng bởi SSD D5-P4326 của Intel. Thông số kỹ thuật của đầu nối E2 (x8) và E3 (x16) tăng gấp đôi và gấp bốn lần băng thông khả dụng, và các tùy chọn cho vỏ rộng hơn giúp tản nhiệt lên đến 70W. Điều đó mở ra cơ hội cho các máy gia tốc tính toán, kết nối mạng và lưu trữ gắn liền với PCIe hoạt động song song với các ổ SSD dung lượng cao.

Dòng cuối cùng

Nếu bạn đang sử dụng và xử lý nhiều dữ liệu, đặc biệt là trong thời gian thực, việc chuyển sang cơ sở hạ tầng dựa trên EDSFF sẽ thu được lợi ích bằng TCO thấp hơn, khả năng phục vụ cao hơn và khả năng mở rộng trong tương lai không có sẵn với các máy chủ được xây dựng xung quanh thiết kế khay ổ đĩa 2.5 inch.

Liên hệ tác giả