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Flash kommt in neuen Formfaktoren

Neue Formfaktoren für Flash-Laufwerke sollen den Betrieb erleichtern und höhere Kapazität in kleineren Gehäuse ermöglichen, frontal am Server installiert.

Das Interesse an der NVMe-Technologie (Non-Volatile Memory Express) führt zu neuen Formaten und Formfaktoren für Solid State Disks (SSDs).

Das Ziel lautet, die Speicherdichte und die Geschwindigkeit von Flash in den Servern zu erhöhen.

Die NVMe-Technologie erlaubt es, elektronische Speicher wie Flash, Optane und andere direkt mit dem PCIe-Bus des Servers zu verbinden. Damit erhöht sich die verfügbare Bandbreite und die Latenzen sinken. Auch die Befehlspalette der Laufwerke wird einfacher und umfangreicher als dies früher bei SAS der Fall war.

Die ersten NVMe-Laufwerke, die auf den Markt kamen, verwendeten den traditionellen PCIe-Formfaktor. Aber dadurch ergaben sich zahlreiche Probleme.

Zunächst kann es bei einem Austausch eines Peripheriegerätes durch das Öffnen des Servers zu Kurzschlüssen oder Übertragung statischer Elektrizität kommen, wenn man unvorsichtig ist.

Zudem bieten die meisten Server nur eine begrenzte Zahl an PCIe-Anschlüssen. Und die Platzierung am PCIe-Bus ist nicht ideal für die Kühlung der SSDs, weil sie sich oft hinter dem Prozessor und neben der Grafikkarte finden.

Das U.2 Format unterstützt 2,5 Zoll

Sehr schnell haben sich die Hersteller daran gemacht, NVMe-SSDs für Laufwerkseinheiten von 2,5 Zoll auszulegen. Laufwerke in der Größe von 2,5 Zoll sind bereits kommerziell verfügbar und können auf der Frontseite des Servers installiert werden.

Um sich in traditionelle Infrastrukturen einzufügen, haben die Hersteller traditionelles SAS mit zusätzlichen Verbindungen erweitert, um PCIe und andere Verbindungstypen anzubieten.

Das Ergebnis hat den Namen SSF-8639 oder U.2 erhalten und unterstützt SATA, SAS und NVMe. Die elektronischen Anforderungen sind die gleichen wie bei PCIe.

Auf kleinen Servern und Workstations können die Motherboards mit einem umgeleiteten Konnektor Mini-SAS HD (SFF-8644) Signale nach PCIe zu U.2-Laufwerken senden. Ein verstärktes Kabel, das an ein SAS-Kabel erinnert, verbindet das Mini-SAS mit dem Laufwerk.

Der U.2 Konnektor ist aktuell der einzige auf dem Markt, der den „Dual Port“ Modus unterstützt und damit Hochverfügbarkeit ermöglicht.

Das M.2 Format für tragbare Geräte

In letzter Zeit an Popularität gewonnen hat das Format M.2 (früher NGFF). Zunächst in Laptops verwendet, ist M.2 jetzt auch bei Flash-Boot-Disks im Einsatz.

Wegen seiner Kompaktheit wird es auch bei ultradünnen Servern mit Kernen wie Xeon-D sowie Intel Avoton oder Denverton verwendet. Genau wie PCIe-Karten sind M.2-Karten schwer einzubauen oder im laufenden Betrieb auszutauschen, wenn der Rechner nicht darauf ausgelegt ist.

Intel und Samsung schlagen neue Formate vor

Kürzlich haben Intel und Samsung neue SSD-Formate für Server angekündigt. Intel setzt auf das Format „ Ruler“ oder EDSFF (Enterprise & Datacenter Storage Form Factor).

Mit dem Ruler soll eine Kapazität von einem Petabyte in einem Server mit einer Höheneinheit ermöglicht werden. Eine Palette von 32 Ruler-Modulen wird frontal in den Server eingeschoben. Mit der derzeit verfügbaren Maximalkapazität von 8 TB pro Modul ist die Kapazität im Moment auf 256 TB begrenzt.

Für den Ruler stützt sich Intel auf den neuen Konnektor SFF-TA-1002 (Gen-Z), wie er von der SNIA definiert wurde. In den ersten Intel Rulern kann dieser 4 oder 8 PCIe Gen3 Linien angebunden werden, was eine bidirektionale Verbindungsgeschwindigkeit von 8 Gbps ermöglicht. Geplant sind 16 Gen4 oder Gen5 Linien, womit 60 Gbps in den Bereich des Möglichen rücken.

Samsung setzt auf ein eigenes Format namens Next Generation Small Form Factor (NGSFF) SSD. Dieser soll die besten Qualitäten von M.2 und U.2 aufnehmen und weiter verbessern.

Die Module sind kleiner als die von Intel und umfassen den Flash-Speicher mit einer Metallumrahmung. Diese wurde verlängert, um mehr Module aufnehmen zu können.

Genau wie bei Intel können 32 Module frontal in einem Server mit einer Höheneinheit installiert werden.

Die Verbindung zum Motherboard des Servers erfolgt wie beim M.2 Format über vier PCIe-Linien mit Hot-Plug-Möglichkeit.

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Artikel wurde zuletzt im Februar 2018 aktualisiert

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