Hace unos años se hizo evidente que el formato de unidades de disco de 2.5” estaba alcanzando sus limitaciones, y surgía la necesidad de un nuevo estándar capaz de abordar las cambiantes y crecientes demandas del almacenamiento, tales como la capacidad, el rendimiento y la eficiencia térmica.
Esta necesidad impulsó la formación del equipo de trabajo conocido como EDSFF, acrónimo de «Enterprise and Datacenter Standard Form Factor». Su objetivo principal fue desarrollar una serie de formatos optimizados para satisfacer los requisitos de almacenamiento, reuniendo a expertos de la industria, este equipo colaboró en la creación de formatos diseñados para acomodar los avances en tecnología de almacenamiento, incluyendo las unidades de estado sólido (SSD) y otros componentes afines.
Como resultado de esta colaboración, se logró la creación de la familia de factores de forma EDSFF, compuesta por variantes como E1.S, E1.L, E3.S y E3.L. Cada una de estas variantes ha sido optimizada para abordar distintas necesidades en términos de tamaño, rendimiento y capacidad.
Veamos en detalle cada uno de estos formatos:
E1.S: Este formato destaca por su compacidad y versatilidad, especialmente adecuado para aplicaciones con restricciones de espacio, como servidores compactos o sistemas de almacenamiento periféricos. A pesar de su tamaño reducido, logra un equilibrio entre rendimiento y capacidad, lo que lo convierte en una opción popular en diversos casos de uso.
- Dimensiones físicas: 10.5 mm de ancho x 100 mm de largo x altura variable (generalmente cerca de 6.5 mm).
- Peso promedio: Aproximadamente 45 gramos.
- Rendimiento: Hasta 4 carriles PCIe Gen5.
- Temperatura de operación: Normalmente entre 0°C y 70°C.
- Consumo típico: Alrededor de 12-20W en funcionamiento.
- Consumo máximo: Aproximadamente 25W.
E1.L: Similar al E1.S en versatilidad, el E1.L se diferencia por su mayor longitud, que permite integrar más componentes y capacidad de almacenamiento. Es adecuado para aplicaciones que requieren un equilibrio entre espacio y capacidad, como servidores en rack y sistemas de almacenamiento en la nube.
- Dimensiones físicas: 10.5 mm de ancho x 134 mm de largo x altura variable (generalmente cerca de 6.5 mm).
- Peso promedio: Alrededor de 60 gramos.
- Rendimiento: Hasta 4 carriles PCIe Gen5.
- Temperatura de operación: Normalmente entre 0°C y 70°C.
- Consumo típico: Alrededor de 15-25W en funcionamiento.
- Consumo máximo: Aproximadamente 30W.
E3.S: Diseñado para ofrecer un rendimiento y capacidad superiores, el E3.S es más grande que el E1 y resulta idóneo para aplicaciones que demandan alta velocidad y gran almacenamiento en espacios limitados. Es una elección popular para cargas de trabajo intensivas en datos y análisis en tiempo real.
- Dimensiones físicas: 16.8 mm de ancho x 100 mm de largo x altura variable (generalmente cerca de 15 mm).
- Peso promedio: Alrededor de 120 gramos.
- Rendimiento: Hasta 8 carriles PCIe Gen5.
- Temperatura de operación: Normalmente entre 0°C y 70°C.
- Consumo típico: Alrededor de 20-35W en funcionamiento.
- Consumo máximo: Aproximadamente 40W.
E3.L: La variante más grande de la familia EDSFF, el E3.L, ofrece una notable combinación de capacidad y rendimiento. Es adecuado para aplicaciones que requieren una gran cantidad de almacenamiento, como el almacenamiento de datos a escala de petabytes y sistemas de archivado.
- Dimensiones físicas: 16.8 mm de ancho x 134 mm de largo x altura variable (generalmente cerca de 15 mm).
- Peso promedio: Alrededor de 160 gramos.
- Rendimiento: Hasta 8 carriles PCIe Gen5.
- Temperatura de operación: Normalmente entre 0°C y 70°C.
- Consumo típico: Alrededor de 25-70W en funcionamiento.
- Consumo máximo: Aproximadamente 45W.
Hablemos del tipo de conexión de este formato
Los estándares EDSFF y su conectividad se basan en un conjunto de normas, como SFF-TA-1002 y el conector Gen-Z, que establecen reglas para el conector de borde multicanal de alta densidad, como el 1C, 2C, 4C y 4C+.
El conector 1C sirve como base común para todos los demás tamaños, con el 1C admitiendo hasta 80W de suministro de energía principal de 12V y suministros auxiliares de 3.3V, además de un conjunto de bandas laterales y pines de circuito integrado para la gestión de energía, junto con hasta 8 pares de líneas diferenciales de alta velocidad. El 2C se basa en el 1C y proporciona hasta 16 pares adicionales de líneas diferenciales de alta velocidad. De manera similar, el 4C se basa en el 2C y ofrece hasta 16 pares adicionales de líneas diferenciales de alta velocidad.
El estándar SFF-TA-1002 define dimensiones acordes a las ranuras PCIe x4, x8 y x16. Gracias al diseño con rebajes en el conector de borde, las tarjetas más largas pueden encajar en ranuras más estrechas. Este conector asegura la integridad de señal necesaria para velocidades de datos de al menos 56 GT/s mediante codificación NRZ (no retorno a cero), estableciéndolo como un estándar de conectividad más avanzado que la mayoría de las alternativas de señal PCIe existentes.
Profundizando en la Familia E3: Soluciones Empresariales y de Almacenamiento
Cuando surgió EDSFF, gran parte del interés inicial se centró en los formatos E1.S y E1.L, ya que abordaban las necesidades más urgentes de los centros de datos a gran escala. Sin embargo, los formatos E3 resultan más atractivos y optimizados para los servidores empresariales convencionales, y las empresas y fabricantes en el sector Enterprise, clave para la evolución de las tecnologías, dieron cuenta de ello y se han vuelto principales defensores de este formato.
Aplicaciones de los Formatos EDSFF E3
- E3.S: Diseñado como la columna vertebral de los subsistemas de almacenamiento de servidores NVMe. Su diseño compacto y eficiente lo hace idóneo para servidores que requieren un almacenamiento de alta velocidad y rendimiento.
- E3.L: Similar al formato E3.S pero concebido para plataformas que priorizan la capacidad en configuraciones en ‘U’ que necesitan chasis más profundos. Es especialmente adecuado para aplicaciones que exigen almacenamiento escalable en un espacio restringido.
- E3.S 2T: Destinado a aplicaciones de alto rendimiento como NVMe, CXL (Compute Express Link) y SCM (Storage Class Memory). Diseñado para cargas de trabajo que demandan almacenamiento de alta velocidad y baja latencia, permite entre un 25% y un 50% más de memoria flash en comparación con el formato SSD U.2 actual (2.5 pulgadas, 15 mm de altura Z).
- E3.L 2T: Dirigido a FPGA (Field-Programmable Gate Array) y aceleradores. Con soporte para carriles PCIe x16 y perfiles de potencia de hasta 70 W, resulta apto para aplicaciones que necesitan una potencia de cómputo adicional.
¿Qué nos ofrece este formato E3?
- Variedad de Factores de Forma: La familia E3 ofrece opciones diversas de formatos, como E3.S y E3.L, diseñados para satisfacer distintas necesidades de aplicaciones y espacios en servidores y centros de datos.
- Compatibilidad con Interfaz PCIe: Compatibles con interfaces PCIe de alta velocidad, como PCIe 4.0 y PCIe 5.0, así como versiones futuras. Esto asegura transferencias de datos ágiles y latencia reducida.
- Flexibilidad en Enlace y Energía: Admiten una gama de opciones de enlace de dispositivos, incluyendo enlaces de dispositivos de hasta x16, permitiendo la conexión de múltiples dispositivos en un mismo chasis. Además, acomodan perfiles de potencia desde 25 W hasta 70 W.
- Densidad y Eficiencia Espacial: Diseñados para lograr mayor densidad en comparación con otros formatos de unidades de estado sólido, los formatos E3 son ideales en centros de datos donde la eficiencia espacial es esencial.
- Soporte Multidisciplinario: Aparte de las SSD, los formatos E3 pueden acomodar NIC (Network Interface Card), GPU (Graphics Processing Unit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), SCM (Storage Class Memory) y aceleradores de baja potencia.
- Carga de Trabajo Especializada: Los formatos E3 se adaptan a diversos casos, desde almacenamiento NVMe de alto rendimiento hasta cargas de trabajo de cómputo especializado.
- Adopción de las Últimas Tecnologías: Los formatos E3 están preparados para tecnologías emergentes, como CXL (Compute Express Link) y otras interfaces de alta velocidad.
Analicemos unos ejemplos de caso de uso.
Con los nuevos desafíos de potencia/consumo, CPU superando los 300W, DDR5 duplicando la potencia de las DIMM pasando de 7,5W a 15W por unidad, la utilización de GPU con altos consumos energéticos, etc.
Para acomodar el aumento de potencia y consumo, los chasis necesitan aumentar la cantidad de flujo de aire a través de los componentes. Esto se puede lograr reduciendo algunos dispositivos internos. Veamos un ejemplo de un chasis de 1U y 2U.
Históricamente, la parte frontal de un servidor se dedicaba a los dispositivos de almacenamiento tradicionales, pero con los nuevos diseños E3, esto ya no será válido. Las futuras arquitecturas de servidores compartirán el espacio frontal del servidor con una variedad de tipos de dispositivos, como los SSD NVMe más potentes, dispositivos CXL, dispositivos de almacenamiento computacional, aceleradores y dispositivos de E/S frontales, como las NIC.
Con esta información y a la vista de las increíbles mejoras que se van desarrollando , los estándares EDSFF han surgido como un puente de cristal entre las demandas de almacenamiento en servidores y cabinas. Con un enfoque particular, E3 ha demostrado ser una respuesta eficiente y versátil ante las necesidades de capacidad, eficiencia y compatibilidad, no solo adaptándose al presente tecnológico, sino que también están listos para incorporar tecnologías emergentes, asegurando a las empresas cubrir las necesidades de todas las aplicaciones y cargas de trabajo.