对于EDSFF存储模块的进展和应用，一直是本公众号关注的一个重点。在2020年5月，对于下一代服务器存储模块的形态将走向何方？曾经做过专门的探讨。在那前后，Facebook基于Intel Cooper Lake Xeon平台的下一代服务器上出现了E1.S存储模块，而Inspur正式发布的使用E1.S存储模块的新一代NF5180M6服务器更是使得这一新的存储模块形态开始走向市场。在时隔一年之后的今天，让我们再次聚焦EDSFF标准组织，看看新形态的存储模块发展到什么程度了。
相比于传统的3.5英寸和2.5英寸（U.2）硬盘形态，EDSFF标准中定义的存储模块能够提供更好的散热能力、更大的存储容量和更高的数据读写IOPS性能。同时，新的存储模块还会支持目前标准的热插拔功能、提供运行状态指示灯，并能够无工具地拆装维护。
由于SATA标准已经多年未更新，SAS标准则发展缓慢，因此符合EDSFF标准的存储模块都将采用PCIe接口。根据IDC的预测，在接下来的几年里，使用PCIe接口的SSD硬盘容量将会迅速地增加，对应的就是各种基于PCIe接口的存储模块大量的出货。
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IDC对不同接口的SSD容量发展预测 |
EDSFF（Enterprise and Data Center SSD Form Factor）是企业和数据中心存储模块的缩写，对应的是企业存储和数据中心存储这两大市场。根据IDC的预测，这两大市场对于NVMe SSD硬盘的需求都会在接下来的几年里不断增加。但很明显的是，数据中心市场SSD硬盘的出货量增长会更为迅猛一些。
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数据中心NVMe SSD的用量将远超企业市场 |
NVMe SSD硬盘出货量的快速增加，必然会带来数据中心用户对新一代存储模块的旺盛需求。相比于2020年5月份的时候，EDSFF组织除了继续完善E1.S Form Factor的标准之外，新一版的E3 Form Factor标准也即将要正式推出。
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EDSFF组织最新的技术成果 |
在目前的EDSFF组织里，已经有了五份与新一代存储模块相关的标准文档。SFF-TA-1002是用来定义存储模块对外的电气接口标准；SFF-TA-1006和SFF-TA-1007这两个标准文档则分别定义了短款和长款E1 Form Factor；另一种可以用来替代U.2（2.5英寸）硬盘的E3 Form Factor则是在SFF-TA-1008标准文档中定义的；在SFF-TA-1009标准文档中，则对信号管脚和信号质量标准进行了定义。
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SNIA组织里针对EDSFF的标准 |
在过去的一年里，SFF-TA-1009标准文档升级到了v3.0版本，针对PCIe Gen4（16Gbps）和PCIe Gen5（32Gbps）速率给出了对应的信号判决标准。SFF-TA-1008标准则升级到v2.0版本，进一步明确了E3 Form Factor的尺寸和连接器位置等结构信息。由于散热能力是存储模块的一个重要指标，因此EDSFF组织正在起草新的SFF-TA-1023标准文档，对新一代存储模块的散热性能和测试方法给出明确的规定。
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EDSFF组织最近更新的标准 |
除了EDSFF组织里标准本身的更新之外，对于日益成熟的E1和E3 Form Factor，业界已经有不少的厂家推出了对应的产品。Kioxia在2020年就推出了E1.S存储模块，支持9.5mm、15mm和25mm三种厚度。就在上周，Intel E1.S形态的Optane P5801X和D7-P5520 SSD正式推出，将从2021年下半年开始批量出货，用于满足如Inspur这样的服务器厂家的出货需求。
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现阶段广受关注的E1和E3 Form Factor |
对于标准的1U机架服务器，通常前面板上只能放置10块2.5英寸的U.2 SSD硬盘。考虑到当前U.2 2.5英寸SSD硬盘的存储容量最大为16TB，在1U空间里最多只能有160TB的存储空间。如果采用E1.S Form Factor，当厚度为9.5mm时，可以放置32块；当厚度为15mm时，可以放置24块。考虑到E1.S 9.5/15mm Form Factor目前的存储容量最大为7.68TB，则1U空间里会有将近250TB的存储空间。随着E1.S模块存储容量的进一步提升，1U服务器的存储密度还能够有进一步增加。
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使用E1.S模块带来的存储优势 |
25mm厚的E1.S模块目前只有Facebook在其Yosemite服务器上使用。更厚的厚度是由更高的散热器带来的，通过增加模块的散热能力，可以使模块的存储密度有更大的提升空间。于是我们看到，Facebook宣称使用新的Yosemite服务器的机架可以提供将近6PB的存储容量。
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使用25mm厚E1.S模块的Facebook Yosemite平台 |
E1.S Form Factor已经处于大规模商用的前夕，E3 Form Factor也在吸引着越来越多人的关注。在2020年的时候，Kioxia率先推出了E3 Form Factor的SSD硬盘，对支持E3.S、E3.S 2x、E3.L和E3.L 2x这四种长度、厚度规格。
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| E3存储模块所包含的系列 |
在这四种E3 Form Factor规格里，E3.S和E3.S 2x这两种最受关注，因为它们可以无缝地替代U.2硬盘，不需要修改现有支持U.2硬盘的硬盘笼。
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能够与2.5英寸硬盘兼容的E3.S Form Factor |
而且，E3.S相比U.2硬盘有更小的硬盘背板连接器，这有助于为E3.S模块提供更好的散热气流，从而支持其达到更高的功率等级。更高的功率等级意味着可以在E3.S Form Factor里放入更多的NAND存储颗粒，获得更大的存储容量。从目前的业界计划来看，E3.S Form Factor将会支持PCIe Gen5接口速率和CXL协议，并为下一代的PCIe Gen6做出性能上的预留。因此，E3.S Form Factor要到2022年才会真正地进入到批量使用的阶段。
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E3.S Form Factor的优势 |
E3.S Form Factor既可以用在1U服务器上，也可以用在2U服务器上。在1U服务器上，前面板可以放置20块7.5mm厚的E3.S存储模块，或者放置10块16.8mm厚的E3.S存储模块。不论是从模块数量，还是从单个模块的存储容量上来看，这都将比现有的1U服务器具有更大的存储空间。
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使用E3存储模块的1U服务器前面板配置 |
2U服务器是目前业界预计的E3.S Form Factor最主要的使用场景。在2U机箱里，E3.S模块将会垂直放置。7.5mm厚度的模块可以放置46块，16.8mm厚度的模块将会放置23块，这都将远胜于现有的2U 24块2.5英寸硬盘的服务器机型。
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使用E3存储模块的2U服务器前面板配置 |
对于U.2、M.2、E1.S、E1.L、E3.S这几种形态的存储模块，Intel贴心地给出了一个使用场景建议。总的来说，在当前的PCIe Gen4速率时代，U.2和E1.S会是常规服务器的主要使用部件。除非是要开发高读写性能的存储型服务器，否则成本昂贵的E1.L模块不太会用得到。但到了PCIe Gen5速率时代，新一代的存储模块将会成为市场上的主流。
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Intel对于不同存储模块的使用推荐 |
总 结
由于支持PCIe Gen5速率的Intel Sapphire Rapids Xeon处理器和AMD EPYC 7004 Genoa处理器要到2022年底才会推向市场，因此预计E1.S和E3.S这两种新的存储模块要从2022年下半年开始才会进入大规模的市场销售阶段。考虑到CXL协议对整个服务器架构带来的影响，再叠加新的、更高性能存储模块的使用，未来几年的服务器系统将有望迎来较大规模的技术变革。让我们拭目以待吧！