Введение в SSD. Часть 3. Форм-факторная

В прошлых частях цикла «Введение в SSD» мы рассказали про историю появления дисков и интерфейсов взаимодействия с накопителями. Третья часть познакомит читателя с современными форм-факторами дисков.

Твердотельные накопители лишены подвижных частей, а данные хранятся в микросхемах, которые могут располагаться на платах практически без ограничений. Эта особенность SSD «развязывает руки» производителям накопителей и позволяет выйти за рамки привычных форматов.

«Классический» форм-фактор SSD

Форм-фактор 2.5″ был предложен в 1988 году компанией PrairieTek и позже был закреплен в стандарте EIA/ECA-720. Такие накопители могут подключаться как по SATA, так и по PATA, хотя последние уже не очень распространены. Диски данного форм-фактора длиной 100 мм, шириной 69.85 мм и высотой от 5 до 19 мм.

Говоря о форм-факторе 2.5″ невольно вспоминается его старший брат — 3.5″. Твердотельные накопители в таком формате редкость, но существуют по сей день. Например, ExaDrive от компании Nimbus Data. Диск может похвастаться невероятной вместимостью: 100 ТБ в одном 3.5″ накопителе.

У 2.5″ есть и младший брат: форм-фактор 1.8 дюймов. Данный форм-фактор использует для подключения mSATA и был распространен в ноутбуках.

U.2

U.2, так же известный как SFF-8639, был разработан в декабре 2011 года командой SSD Form Factor Working Group. Стандарт SFF-8639 разрабатывался в первую очередь для корпоративного сегмента с поддержкой PCIe-, SAS- и SATA-дисков. Внешне U.2 диски отличаются от 2.5″ другим коннектором и фиксированной высотой в 15 мм. На дисках в форм-факторе U.2 встречается рельефная нижняя стенка для улучшения теплоотвода.

U.2 реализует три вида интерфейсов: SATA, SAS и PCIe. Однако, каждый разъём поддерживает только один из интерфейсов. Так, в SAS-бэкплейне PCIe диск «не заведется». Это вызывало определенные неудобства, которые обязательно должен был решить другой форм-фактор.

U.3

20 марта 2018 года организация Open Compute Project представила форм-фактор U.3, который решает существующую проблему U.2. Согласно спецификации, интерфейсы SAS, SATA и PCIe поддерживаются на всех пинах, а выбор интерфейса производится в автоматическом режиме в зависимости от предоставляемых диском интерфейсов. Накопители U.3 совместимы с системами, использующими U.2, но не наоборот.
На данный момент нет дисков с форм-фактором U.3.

M.2

Этот форм-фактор так же известен как Next Generation Form Factor (NGFF). Первая версия стандарта M.2 была выпущена группой PCI Special Interest Group (PCI-SIG) в декабре 2013 года. Данный форм-фактор не ограничивается твердотельными накопителями: существуют Wi-Fi и Bluetooth-модули в таком исполнении.

Несмотря на то, что M.2-устройство часто фиксируется винтом, интерфейсы M.2 поддерживают «горячую замену». Таким образом, замена на «горячую» возможна, если устройство и материнская плата поддерживают такую возможность.

В сравнении с предыдущими форм-факторами M.2 предоставляет максимальную гибкость при проектирования устройства. Следующие характеристики устройства могут варьироваться:

• ширина;
• длина;
• высота;
• вид ключа и поддерживаемые интерфейсы.

Точный размер и тип ключа можно узнать по типу устройства.


Add-in-Card

Как мы узнали ранее, SSD могут использовать PCIe линии для подключения через специальные разъемы. Но существуют диски, использующие PCIe с оригинальными коннекторами. Такой форм-фактор называется AiC, то есть Add-in-Card. PCIe карты различаются по размерам.

Самым большим вариантом в Add-in-Card является Full-Height Full-Length (FHHL) профиль. Размер карты FHHL составляет 120 миллиметров в высоту и 312 миллиметров в длину. Твердотельные накопители обычно создаются в минимальном профиле: Half-Height Half-Length (HHHL) с высотой 79.2 мм и длиной 175.26 миллиметров.

NF1
В августе 2018 года Samsung представила форм-фактор NGSFF (Next Generation Small Form Factor), так же известный как M.3 или NF1. Форм-фактор от Samsung отличается от M.2 увеличенной шириной и отсутствием разнообразия в коннекторах. Длина NGSFF-диска составляет 110 миллиметров, а ширина — 30 миллиметров, что эквивалентно самой большой M.2-плате.


NF1 использует коннекторы, идентичные коннекторам типа «M» форм-фактора M.2, тем не менее, M.2 и NF1 не совместимы между собой. PCI-SIG не одобряет использование разъема M.2 в данном форм-факторе, так как установка M.2 устройств в NF1 разъем может привести к повреждению устанавливаемого оборудования.

Данный форм-фактор разработан для серверного сегмента: увеличенная ширина позволяет вместить до 36 накопителей в 1U сервер.

EDSFF


Enterprise & Data Center SSD Form Factor (EDSFF), известный как Intel Ruler SSD разработан EDSFF Working Group. EDSFF представляет две версии серверных SSD-дисков: короткий (E1.S) и длинный (E1.L).

Короткая версия EDSFF, E1.S, очень похожа на своего ближайшего конкурента — NGSFF, но имеет металлический корпус, который одновременно защищает плату от механических повреждений и выступает салазками для установки в сервер. Размеры диска E1.S не сильно отличаются от NGSFF: 111 миллиметров в длину и 31 миллиметр в высоту.


E1.L почти в три раза длиннее E1.S, его длина — 325 миллиметров. Увеличение длины накопителя позволяет увеличить объём диска. В мае 2019 Intel представила SSD D5-P4326 объёмом в 15.36 ТБ, а в будущем планирует выпустить модель с вместимостью 30,72 ТБ.

Заключение
Большинство форм-факторов давно устоялись, а все изменения в накопителях происходят «под капотом». Тем не менее, производители придумывают новые форм-факторы для NVMe, преследуя цель увеличить количество дисков в одном юните серверного пространства.

В нашей Selectel Lab вы можете протестировать Intel SSD D5-P4326 15.36 TB в сервере на базе высокочастотного Intel Xeon W-3235.
selectel.ru/lab/