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Einführung in SSD. Teil 3. Formfaktor



In den vorherigen Abschnitten der Einführung in die SSD-Reihe haben wir über die Geschichte des Auftretens von Festplatten und Schnittstellen mit Laufwerken gesprochen. Der dritte Teil führt den Leser in moderne Plattenformfaktoren ein.


Solid-State-Laufwerke enthalten keine beweglichen Teile, und die Daten werden in Mikroschaltungen gespeichert, die sich nahezu ohne Einschränkungen auf den Platinen befinden können. Diese Funktion der SSD "freie Hände" für Hersteller und ermöglicht es Ihnen, über die üblichen Formate hinauszugehen.

"Klassischer" SSD-Formfaktor



Der 2,5-Zoll-Formfaktor wurde 1988 von PrairieTek vorgeschlagen und später im EIA / ECA-720-Standard verankert. Solche Laufwerke können entweder über SATA oder PATA angeschlossen werden, obwohl letztere nicht sehr häufig sind. Scheiben dieses Formfaktors sind 100 mm lang, 69,85 mm breit und 5 bis 19 mm hoch.


Wenn man vom 2,5-Zoll-Formfaktor spricht, erinnert man sich unwillkürlich an seinen älteren Bruder - 3,5-Zoll. Solid-State-Laufwerke in diesem Format sind selten, existieren aber bis heute. Zum Beispiel ExaDrive von Nimbus Data. Das Laufwerk bietet eine unglaubliche Speicherkapazität: 100 TB in einem 3,5-Zoll-Laufwerk.


Der 2,5 "hat auch einen jüngeren Bruder: einen 1,8-Zoll-Formfaktor. Dieser Formfaktor wird zum Verbinden von mSATA verwendet und war bei Laptops üblich.

U.2



U.2, auch bekannt als SFF-8639, wurde im Dezember 2011 von der SSD Form Factor Working Group entwickelt. Der SFF-8639-Standard wurde hauptsächlich für das Unternehmenssegment mit Unterstützung für PCIe-, SAS- und SATA-Festplatten entwickelt. Äußerlich unterscheiden sich U.2-Discs von 2,5 Zoll durch einen anderen Anschluss und eine feste Höhe von 15 mm. Bei Scheiben im U.2-Formfaktor wird eine Reliefbodenwand gefunden, um die Wärmeableitung zu verbessern.

U.2 implementiert drei Arten von Schnittstellen: SATA, SAS und PCIe. Jeder Anschluss unterstützt jedoch nur eine der Schnittstellen. In einer PCIe SAS-Rückwandplatine startet das Laufwerk also nicht. Dies verursachte gewisse Unannehmlichkeiten, die ein anderer Formfaktor lösen musste.

U.3



Am 20. März 2018 führte das Open Compute-Projekt den U.3-Formfaktor ein, der das bestehende U.2-Problem löst. Entsprechend der Spezifikation werden SAS-, SATA- und PCIe-Schnittstellen an allen Pins unterstützt, und die Schnittstelle wird abhängig von den von der Festplatte bereitgestellten Schnittstellen automatisch ausgewählt. U.3-Laufwerke sind mit Systemen kompatibel, die U.2 verwenden, jedoch nicht umgekehrt.

Derzeit gibt es keine Laufwerke mit dem U.3-Formfaktor.

M.2



Dieser Formfaktor wird auch als Next Generation Form Factor (NGFF) bezeichnet. Die erste Version des M.2-Standards wurde im Dezember 2013 von der PCI Special Interest Group (PCI-SIG) veröffentlicht. Dieser Formfaktor ist nicht auf Solid-State-Laufwerke beschränkt: In diesem Design gibt es Wi-Fi- und Bluetooth-Module.
Trotz der Tatsache, dass das M.2-Gerät häufig mit einer Schraube befestigt wird, unterstützen die M.2-Schnittstellen das Hot-Swapping. Ein Hot-Swap ist daher möglich, wenn das Gerät und das Motherboard diese Funktion unterstützen.
Im Vergleich zu früheren Formfaktoren bietet M.2 maximale Flexibilität beim Gerätedesign. Die folgenden Gerätespezifikationen können variieren:

  • Breite;
  • Länge;
  • Höhe;
  • Schlüsselansicht und unterstützte Schnittstellen.

Die genaue Größe und Art des Schlüssels kann durch den Gerätetyp ermittelt werden.


Add-In-Karte



Wie wir bereits erfahren haben, können SSDs PCIe-Leitungen verwenden, um über spezielle Anschlüsse eine Verbindung herzustellen. Es gibt jedoch Laufwerke, die PCIe mit den ursprünglichen Anschlüssen verwenden. Dieser Formfaktor wird als AiC (Add-in-Card) bezeichnet. PCIe-Karten variieren in der Größe.


Die größte Option in der Add-In-Karte ist das FHFL-Profil (Full-Height Full-Length). Die Größe der FHHL-Karte beträgt 120 Millimeter und 312 Millimeter Länge. SSDs werden normalerweise in einem minimalen Profil erstellt: Half-Height Half-Length (HHHL) mit einer Höhe von 79,2 mm und einer Länge von 175,26 Millimetern.

Sf1


Im August 2018 führte Samsung den NGSFF-Formfaktor (Next Generation Small Form Factor) ein, der auch als M.3 oder NF1 bekannt ist. Der Formfaktor von Samsung unterscheidet sich von M.2 durch die größere Breite und die mangelnde Vielfalt der Anschlüsse. Die Länge der NGSFF-Scheibe beträgt 110 Millimeter und die Breite 30 Millimeter, was der größten M.2-Platine entspricht.


NF1 verwendet Steckverbinder, die mit Steckverbindern vom Typ „M“ des Formfaktors M.2 identisch sind. M.2 und NF1 sind jedoch nicht miteinander kompatibel . Die PCI-SIG genehmigt die Verwendung des M.2-Anschlusses in diesem Formfaktor nicht, da die Installation von M.2-Geräten im NF1-Anschluss die installierten Geräte beschädigen kann .

Dieser Formfaktor wurde für das Serversegment entwickelt: Durch die größere Breite können bis zu 36 Laufwerke in einem 1U-Server untergebracht werden.

Edsff



Der Enterprise & Data Center SSD-Formfaktor (EDSFF), bekannt als Intel Ruler SSD, wurde von der EDSFF-Arbeitsgruppe entwickelt. EDSFF präsentiert zwei Versionen von Server-SSDs: Short (E1.S) und Long (E1.L).

Die Kurzversion von EDSFF, E1.S, ist dem engsten Konkurrenten - NGSFF - sehr ähnlich, verfügt jedoch über ein Metallgehäuse, das die Platine gleichzeitig vor mechanischen Beschädigungen schützt und als Folie für die Installation im Server fungiert. Die Abmessungen des E1.S-Laufwerks unterscheiden sich nicht wesentlich von denen des NGSFF: 111 Millimeter Länge und 31 Millimeter Höhe.


E1.L ist fast dreimal länger als E1.S, seine Länge beträgt 325 Millimeter. Durch Erhöhen der Länge des Laufwerks können Sie das Volumen der Festplatte erhöhen. Im Mai 2019 stellte Intel die SSD D5-P4326 mit 15,36 TB vor und plant, in Zukunft ein Modell mit einer Kapazität von 30,72 TB herauszubringen.

Fazit


Die meisten Formfaktoren sind seit langem bekannt, und alle Änderungen an den Laufwerken erfolgen „unter der Haube“. Dennoch entwickeln die Hersteller neue Formfaktoren für NVMe mit dem Ziel, die Anzahl der Festplatten in einer Servereinheit zu erhöhen.
In unserem Selectel Lab können Sie die Intel SSD D5-P4326 15.36 TB auf einem Server testen, der auf dem hochfrequenten Intel Xeon W-3235 basiert.
Und was denken Sie, wie schnell wird ein gemeinsamer Standard für einen neuen Formfaktor erscheinen, der die besten Funktionen von NGSFF und EDSFF kombiniert? Wir sehen uns in den Kommentaren!

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