Formaty dysków SSD

dyski
hardware
Marcin Kowalski
08.01.2018 Marcin Kowalski

Od ilości dostępnych formatów dysków SSD głowa może zaboleć. Coraz więcej standardów stawia użytkowników przed problemem wyboru. Jako serwerownia operujemy w coraz większej ilości formatów, co niestety podnosi koszty dla końcowych klientów. Praktyka producentów nośników wypuszczających co roku nowe, udoskonalone wersje poprzednich modeli wymusza na działach IT konieczność coraz dokładniejszego śledzenia trendów na rynku IT.



Przyczyny aktualnych zmian w formatach dysków SSD:


Miniaturyzacja

3 PB danych w 1U jest już w roadmapie produktowej. Przestrzeń, która obecnie zajmuje szafy, będzie dostępna już niedługo w dużo bardziej skompresowanych wymiarach fizycznych. Nie da się tego osiągnąć bez wprowadzania nowych formatów nośników, dających się lepiej upakować w szafie RACK, a kiedy raz zaczęliśmy odchodzić od działających do 20 lat dysków SATA i SAS (2,5’’, 3,5’’), okazało się że nowych formatów jest bardzo wiele.

Przyspieszenie działania

SATA pozwala na 70k IOPS, SAS na 170k IOPS, dyski SSD oparte na PCIe 3.0 x8 na 1,5mln IOPS, nośniki umieszczane w slotach pamięci na 3 mln IOPS. Każdy kolejny interfejs zapewnia zmniejszenie czasów odpowiedzi. Postęp jest tutaj bardzo widoczny.

Koszty

Niektóre formaty są lub potencjalnie mogą być tańsze. Licencje, prostota budowy, mniejsza ilość pamięci RAM na nośniku, prostszy kontroler – producenci dopiero rozpoczęli optymalizację. Zwykle o różnicy ceny pomiędzy różnymi standardami nie decydują kości użyte w konkretnym rozwiązaniu (są one identyczne), a interfejs, odporność na zapisy (określona przez DRPD), kontroler, czy wbudowany w dysk cache.


Zestawienie formatów fizycznych dysków SSD


SATA SSD 2,5 cala

intel dysk ssd

Pierwszy i standardowy format dysków SSD. W momencie wprowadzania wady tego zastosowania nie były oczywiste, ale obecnie są aż za dobrze widoczne. Obecnie traci rolę podstawowego nośnika, na jakim są sprzedawane dyski SSD.

Cechy

Tani, łatwy w adopcji, znana technologia

Montaż w istniejących obudowach

Prosty

RAID sprzętowy

TAK

IOPS

Do 100k

Opóźnienia

Duże

Cena

Niska, punk odniesienia

HotSwap

TAK

Pojemności

150 GB – 4 TB

Normalne zużycie prądu

2,5W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Zanikanie pojemności poniżej 512 GB

Wady

Duże opóźnienia, powolny interfejs, problemy wydajnościowe przy małej lub dużej kolejce do dysku

Jego miejsce w przyszłości

Docelowo zostanie wyparty przez inne formaty


SAS SSD 2,5 cala

SAS SSD 2,5 cala

Dyski SAS były standardem dla lepszych dysków przez 20 lat. SAS SSD, o ile bardzo niedocenione w polskich serwerowniach na świecie odpowiadają za ponad 10% wszystkich dysków. Większa kolejka, współpraca ze sprzętowymi kontrolerami, o kilkanaście dolarów droższe niż odpowiedniki SATA. Jeżeli masz kontroler RAID, nie ma powodu, żeby nie wybrać dysków SAS.

Cechy

Tani, łatwy w adopcji, znana technologia

Montaż w istniejących obudowach

Prosty

RAID sprzętowy

TAK

IOPS

Do 180k

Opóźnienia

Duże

Cena

Niska, +15$ w stosunku do SATA

HotSwap

TAK

Pojemności

256 GB – 8 TB

Normalne zużycie prądu

3,5W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Zanikanie pojemności poniżej 512 GB

Wady

Duże opóźnienia

Jego miejsce w przyszłości

Nośnik w systemach wymagających jakości przy zachowaniu „starej” architektury z obecnością sprzętowej karty RAID


NVME HHHL, FHFL itp.

NVME HHHL, FHFL

Karty montowane bezpośrednio w szynę PCIe. Tutaj zaczynają się pierwsze, bardzo prozaiczne, problemy przy wyborze dysków do serwera: jaki dysk nam się zmieści do obudowy, jaki dysk będziemy w stanie wychłodzić. Niby proste, ale produkcyjnie prowadzące do kosztownych pomyłek. Tego typu dyski w formie kart rozszerzeń są dla użytkownika bardzo proste w konstrukcji i zrozumiałe w działaniu. Na rynku dostępnych jest bardzo wiele modeli dostosowanych do określonych scenariuszy: Przewaga zapisów nad odczytami, tylko odczyty, niskie DRPD, wysokie DRPD.

Cechy

Karta PCIe

Montaż w istniejących obudowach

Może powodować trudności

RAID sprzętowy

NIE

IOPS

Do 1,5mln

Opóźnienia

Minimalne

Cena

Średnia, +80$ w stosunku do SATA

HotSwap

NIE

Pojemności

800 GB – 16 TB

Normalne zużycie prądu

25+W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Zanikanie pojemności poniżej 1 TB, wypierany przez inne formaty

Wady

BRAK HS, Brak RAID, Duże pojemności

Jego miejsce w przyszłości

Pojedynczy dysk w specjalistycznym nodzie obliczeniowym pozbawionym dysków na froncie. Cache.


U2

dysk ssd U2

Jeden z ciekawszych standardów mający razem „wszystko”. Pojedyncze gniazdo U2 to połączenie SATA, SAS, NVMe w jednym slocie HOT-SWAP na froncie obudowy. W zamyśle jedno miejsce do wszystkiego. Niestety ze względu na dużą elastyczność drogie (backplane SAS + okablowanie do NVMe) i generujące masę ciepła na froncie obudowy. W aktualnej generacji serwerów pojawia się ono w 5% konstrukcji i w ciągu najbliższego roku okaże się, w jakim stopniu rynek wdroży to rozwiązanie.

Cechy

Połączenie NVMe, SAS, SATA na froncie obudowy

Montaż w istniejących obudowach

Bardzo ograniczony, istnieją adaptery U2 do slotów PCIe

RAID sprzętowy

W ograniczonym zakresie, w przyszłości możliwy w pełni kosztem wydajności.

IOPS

Do 1,5mln

Opóźnienia

Minimalne

Cena

Cena dysku +80$ w stosunku do SATA, dużo droższe obudowy i płyty.

HotSwap

TAK

Pojemności

800 GB – 16 TB

Normalne zużycie prądu

25+W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Zanikanie pojemności poniżej 1 TB, wypierany przez inne formaty

Wady

Drogie, wytwarzają dużo ciepła na froncie obudowy które może powodować przegrzanie innych komponentów.

Jego miejsce w przyszłości

Brak konsensusu na rynku. Albo będzie to dominujący standard albo nastąpi szybkie odwrócenie na rzecz mieszanki SATA, SAS, M.2 i „linijek”.


M.2

dysk ssd M2

13 standardów wielkości (sic!). Niby każdy jest taki sam, ale montażowo to przepaść. Standard doskonale znany z laptopów, gdzie od kilku lat jest dominującym wyborem. Coraz częściej pojawia się w płytach serwerowych, gdzie wypiera SATA DOM, tanie dyski SATA używane do bootowania systemu lub jako dysk na cache. Ze względu na bardzo dobrą ekonomikę oraz oszczędność miejsca jest to jeden z systemów, które w przyszłości będą coraz częściej obecne w tanich serwerach.

Cechy

Mała karta montowana w specjalnym slocie

Montaż w istniejących obudowach

Bardzo ograniczony, istnieją adaptery do slotów PCIe

RAID sprzętowy

BRAK

IOPS

Do 1,5mln

Opóźnienia

Minimalne

Cena

Równoważna z dyskami SATA. Duża ilość sprzętu desktopowego na rynku.

HotSwap

NIE

Pojemności

25 GB – 2 TB

Normalne zużycie prądu

2W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Powolne wypieranie dysków SATA z ról gdzie nie jest potrzebny sprzętowy RAID

Wady

Brak sprzętowego RAID, 13 standardów rozmiarowych bardzo utrudniających montaż w innej obudowie niż pierwotnie planowana

Jego miejsce w przyszłości

Dysk systemowy. Dyski w SoftRAID. Dysk Cache.


Intel Ruler i inne linijki

intel ruler

Formaty linijkowe dopiero pojawiają się w serwerowniach. Jeżeli wierzyć marketingowi, tak będzie wyglądać przyszłość. Pierwszym produktem tego typu jest dysk Intela – 25 linijek z dyskami SSD montowanych od frontu obudowy. Logika dysku nie jest bardzo różna od dysku w formacie M.2, a proponowany standard branżowy (inny niż dyski Intela) prawdopodobnie będzie nosił nazwę M.3. Jest to pierwszy format, który pozwala na gęste upakowanie dysków SSD w obudowie serwera i jako pierwszy zrywa z logikami wypracowanymi w czasach dysków SSD. Osiągi pojedynczego dysku są równe dyskom NVMe, ale ze względu na ograniczenia PCIe nie ma możliwości pełnego ich wykorzystania w systemie. Tego typu rozwiązania w przyszłości zmniejszą ilość fizycznego miejsca potrzebnego na dane o rzędy wielkości.

Cechy

Nowy, innowacyjny format w pełni wykorzystujący potencjał konstrukcyjny dysków SSD.

Montaż w istniejących obudowach

Niemożliwy

RAID sprzętowy

BRAK

IOPS

Do 1,5mln

Opóźnienia

Minimalne

Cena

Wysoka. Format Intela jest zamkniętym formatem. Brak ustabilizowanych cen.

HotSwap

TAK

Pojemności

512 GB – 1TB plan do 32 TB+

Normalne zużycie prądu

35W

Zmiany w ciągu najbliższych 2 lat

Wschodząca technologia

Wady

Brak sprzętowego RAID, brak standaryzacji pomiędzy producentami

Jego miejsce w przyszłości

Ekstremalnie gęste systemy, JBOF – Just The Banch of Flesh, w zastosowaniach gdzie bardzo dużo danych trzeba umieścić w małej fizycznej przestrzeni


Mutacje – 1,8’’ SATA i SAS, 1,3’’ SATA


Na rynku wielu producentów zaczęło udostępniać własne formaty fizyczne bazujące na interfejsach SATA i SAS. Pozwalają one na zwiększenie gęstości (można np. zmieścić dwa dyski HS w miejsce na napęd CD). Jednak jako zamknięte standardy pozostaną one raczej niszowymi produktami.


Jak będzie wyglądać rynek za 2 lata


Widać początki segmentacji rynku zależnie od przyjętej architektury w skali całej serwerowni. W chmurach powoli zaczną dominować dyski NVMe zamontowane bezpośrednio w slocie PCIe na płycie. W zastosowaniach wymagających sprzętowego RAID dyski SATA będą zastępowane dyskami SAS lub U.2. W tanich budżetowych serwerach SATA będzie wypierana przez dyski w formacie M.2. Formaty linijkowe zaczną powoli pojawiać się w storage obiektowym na potrzeby chmur oraz w specyficznych zastosowaniach.


Jak storage będzie wyglądać za 10 lat


Prawdopodobnie inaczej, niż się spodziewamy. Czeka nas rewolucja i powrót do korzeni informatyki. RAM i Storego z powrotem zostaną scalone w jedną część (Unified Memory). Obok w roli dzisiejszych taśm będą występować nowe, gigantyczne dyski magnetyczne. Taka rewolucja wprowadzi nowe formaty – i nowe rodzaje myślenia.

Marcin Kowalski
Marcin Kowalski marcin.kowalski@dataspace.pl Od ponad 10 lat pomagam administratorom i klientom. Serwery, urządzenia sieciowe, kolokacja, rozwiązywanie problemów i tworzenie nowych produktów.
Newsy
Błąd we wszystkich procesorach Intela
General
Sieć w serwerowni — od 1 Gbit/s do 1,6 Tbit/s i dalej
   /   General   /   Formaty dysków SSD