La forma diventa il fattore decisivo

Di Frederik Haak, Senior Marketing Manager della divisione SSD Product
Marketing di KIOXIA Europe GmbH

La crescente domanda di dati e prestazioni in molte applicazioni ha
causato un aumento della richiesta di supporti di archiviazione. Con
gli attuali fattori di forma delle unità a stato solido (SSD), è
improbabile che vi si possa far fronte a lungo termine. L’Enterprise &
Data Center Standard Form Factor (EDSFF) consente densità di
archiviazione più elevate, prestazioni migliori e un raffreddamento più
efficiente.
Le unità SSD si sono diffuse circa 15 anni fa nel formato da 2,5 pollici,
compatibile e installabile negli alloggiamenti dei sistemi IT esistenti.
L’utilizzo di questo formato è stato necessario semplicemente affinché la
nuova classe di archiviazione potesse essere adottata e guadagnasse
quote di mercato. Il fattore di forma non era affatto ideale poiché i
componenti flash non potevano godere di un posizionamento e
raffreddamento ottimale all’interno degli alloggiamenti. Inoltre, le unità SSD
esaurivano completamente la velocità dell’interfaccia SATA utilizzata dalle
unità da 2,5 pollici: anche SATA III, la novità di quel periodo, ha raggiunto
rapidamente i suoi limiti.
Per consentire alle unità SSD di sfruttare i vantaggi in termini di prestazione
offerti da flash NAND, è stato sviluppato NMVe per il collegamento diretto
dei supporti di archiviazione alla CPU tramite PCIe. Presto sono arrivati sul
mercato nuovi fattori di forma come l’U.2, orientato verso il formato da 2,5
pollici, e le specifiche più compatte mSATA e M.2. La Storage Networking
Industry Association (SNIA) ha infine sviluppato EDSF, al fine di creare uno
standard uniforme per le unità SSD nei sistemi di server e archiviazione
che eliminasse i punti deboli dei formati precedenti e rendesse le unità SSD
adatte alle esigenze future.

Uno standard, diverse dimensioni
EDSFF riconosce dimensioni diverse in modo da rendere possibile la facile
implementazione di diverse capacità archiviazione SSD e sfruttare in modo
ottimale lo spazio nei server e negli array di archiviazione. La versione dalle
dimensioni più ridotte misura 111,49 x 31,5 mm (L x L) ed è chiamata E1.S,
dove la S significa “short”, ossia corta. Si basa sul fattore di forma M.2, che
non supporta l’hot plug ed è soggetto a surriscaldamento. L’E1.S risolve
questi problemi e può anche ospitare più dispositivi flash grazie al design
leggermente più ampio, che consente capacità più elevate. Misura 318,75 x
38,4 mm, ma esiste anche una versione più lunga, chiamata E1.L o
E1.Long, che si estende ulteriormente negli alloggiamenti del sistema e
offre ancora più spazio per i componenti di memoria.
Inoltre, EDSFF specifica l’altezza delle unità SSD. A seconda delle
esigenze, esistono versioni PCB senza custodia, o versioni con dissipatori
di diverse altezze integrati nella custodia. Le altezze variano da 5,9 mm per la versione PCB, a 25 mm per la versione con un dissipatore di maggiori
dimensioni, che consente prestazioni elevate.
L’1 nel nome della variante E1 indica la larghezza di un’unità di altezza,
che consente di integrare le unità SSD E1 in verticale nei server 1HE.
Questa disposizione consente ai server di archiviazione di ospitare un
numero molto elevato di unità SSD e offre un’elevata densità di
archiviazione. Sono possibili capacità nell’intervallo dei petabyte,
garantendo un utilizzo molto efficiente dello spazio disponibile nel rack.
L’E3.S, che misura 104,9 x 76 mm, e l’E3.L, che misura 142,2 x 76 mm,
sono significativamente più larghe delle unità SSD E1. Il 3 nel nome indica
la larghezza di 3 pollici (76 mm). Queste unità SSD saranno probabilmente
considerate il nuovo standard del fattore di forma U.2 e 2,5 pollici e
troveranno uso nei sistemi di server e archiviazione del futuro.

L’elevata densità di memoria comporta bassi costi operativi
Grazie all’elevata densità di archiviazione, le aziende necessiteranno di un
minor numero di sistemi, il che non solo consente di risparmiare spazio nel
rack, ma riduce anche significativamente i costi di manutenzione e
amministrazione. Gli amministratori dovranno semplicemente cablare,
monitorare e gestire un minor numero di sistemi.
Inoltre, sarà possibile risparmiare grazie ai consumi energetici e ai requisiti
di raffreddamento ridotti dovuti al numero inferiore di server o di array di
archiviazione.
Grazie alla minore quantità di spazio richiesto nella parte anteriore del
server, anche i sistemi edge godono dei vantaggi delle unità SSD EDSFF,
perché di solito tutti i collegamenti si trovano nella parte anteriore del
sistema per una maggiore accessibilità. Inoltre, il funzionamento a basso
consumo energetico delle unità SSD EDSFF è particolarmente importante
per i sistemi edge.

Prestazioni più elevate richiedono un raffreddamento più efficiente
EDSFF utilizza connettori SFF-TA-1002 e supporta quattro, otto e 16 corsie
PCIe. Il connettore garantisce l’integrità del segnale richiesta in modo che
le unità SSD EDSFF possano supportare le velocità di trasferimento PCIe
future. Inoltre, la connessione garantisce un consumo energetico più
elevato rispetto alle unità SSD dello standard U.2, necessario per ottenere
velocità di trasferimento elevate. Le unità SSD U.2 sono classificate per un
massimo di 25 W, mentre le E1.L possono operare fino a 40 W e le E3.L
fino a 70 W. Ciò potrebbe non essere applicabile per il PCIe Gen 4, ma per
il PCIe Gen 5 e le generazioni successive sarà necessario il nuovo
connettore per poter sfruttare la maggiore larghezza di banda. Le unità
SSD fino alla quinta generazione dello standard di trasferimento PCIe
possono ancora essere sviluppate nel formato U.2, ma per le generazioni
successive non sarà possibile realizzare l’integrità del segnale attraverso il
connettore U.2, né trasportare l’alimentazione necessaria per il
funzionamento dell’unità SSD.
Nel settore IT, le prestazioni elevate vanno sempre di pari passo con
l’aumento dei requisiti di raffreddamento. Tuttavia, a differenza delle unità
da 2,5 pollici, i componenti flash nelle unità SSD EDSFF sono raggiunti in
modo ottimale dal flusso d’aria di raffreddamento. Ciò consente una
migliore dissipazione del calore di scarto, il che significa che la potenza di
raffreddamento può essere ridotta rispetto alle unità SSD da 2,5 pollici.
Come accennato, EDSFF fornisce anche unità SSD dotate di dissipatori, in
modo che i produttori possano personalizzare l’archiviazione per soddisfare
esigenze molto specifiche. Tuttavia, le E1.L con un massimo di 40 W e le
E3.L con un massimo di 70 W sono leggermente più spesse delle E1.L con
un massimo di 25 W (18 vs. 9,5 mm) e delle E3.L con 40 W (16,8 vs. 7,5
mm) a causa dei dissipatori aggiuntivi. Nelle aree in cui sono richieste
prestazioni estremamente elevate, non è quindi possibile raggiungere
densità di memoria così elevate. Le aziende godono ormai di un’ampia
gamma di opzioni di unità SSD e possono quindi scegliere i modelli che
meglio soddisfano le loro esigenze di capacità di archiviazione e di
prestazioni e che si adattano al loro budget di potenza dei server e dei
rack.

La richiesta di sistemi dotati di supporto EDSFF è in aumento
Le unità SSD EDSFF rappresentano ancora solo una piccola quota del
mercato delle unità SSD, in parte a causa della riluttanza dei produttori di
server nello sviluppare progetti compatibili. Gli hyperscaler sono già molto
più avanti a tal riguardo e molti produttori di storage, host e fornitori di
servizi stanno lavorando anche a piattaforme che tengono conto dello
standard EDSFF. In ogni caso, la richiesta di sistemi e di unità SSD EDSFF
sta attualmente aumentando in modo significativo: molte aziende hanno
compreso che potranno soddisfare le crescenti esigenze delle loro
applicazioni per la fornitura rapida di grandi quantità di dati solo con
EDSFF. Il fattore di forma diventerà quindi il parametro decisivo per le unità
SSD ed EDSFF diventerà quasi indispensabile nel medio termine.