SSD硬碟近期的突破

在 M.2與 U.2之後, EDSFF成為企業級 SSD的新世代標準, 逐步普及於超大規模資料中心與雲端運算, E1(高密度)、E2(大容量)、E3(高效能)各自針對不同應用, 特別是 E2與 E3, 已經突破過去 M.2與 U.2的限制, 不僅支援更大容量還能應對 AI/大數據/高效能運算的需求, 未來將是主流

1. 早期 SSD規格

(1) 2.5吋 SATA/SAS SSD

--最早期多用來取代機械硬碟(HDD)

--傳輸介面受限於 SATA III (6Gbps)或 SAS (12Gbps)

--在效能上逐漸不敷高效能伺服器與資料中心需求

(2) PCIe AIC (Add-in Card) SSD w-studio.idv.tw

--採用 PCIe插卡方式

--效能高, 但體積大、散熱差、擴充性不佳

2. U.2與 M.2規格

(1) M.2 SSD

--原設計給筆電與輕薄裝置

--支援 PCIe/NVMe, 取代 mSATA

--優點: 小巧、速度快(PCIe Gen3/Gen4/Gen5)

--缺點: 受限於尺寸無法支援超大容量(8TB左右), 也有散熱瓶頸

(2) U.2 SSD

--採 2.5吋外型, 但改用 U.2(SFF-8639)接口

--提供更好的散熱與大容量支援, 支援熱插拔

--主要應用在伺服器與資料中心

3. EDSFF(Enterprise & Datacenter SSD Form Factor)

Intel與業界(ODCC、SNIA)於 2017年左右開始推動 EDSFF, 希望解決 U.2/M.2的限制, EDSFF是針對資料中心與企業級儲存設計的新一代 SSD外型規格, 涵蓋 E1、E2、E3多系列, 提供更好的 散熱、擴充性與容量彈性

(1) E1系列:

。E1.S

--外型類似 M.2但更厚, 設計給高密度伺服器

--支援更佳的散熱能力, 可用散熱片設計

--容量可達 8TB以上(比 M.2更大)w-studio.idv.tw

。E1.L

--長條型設計(像口香糖, 長達 318mm)

--可支援超高容量(目前可達 30TB~60TB)

--適用於高容量冷資料或超大資料儲存需求

(2) E2系列:

--近期比較新的發展

--尺寸比 E1.S稍大, 但比 E3小

--著重於大容量( >30TB, 甚至可到 60TB~100TB)與更強散熱能力

--被視為介於 E1與 E3之間的規格, 提供更好的平衡

(3) E3系列:

。E3.S / E3.L

--外型類似傳統的 PCIe/GPU 插卡

--支援更大功耗(>70W), 適合高效能運算(HPC、AI/ML、資料庫)

--支援 PCIe Gen5 x4 / x8, 甚至未來 Gen6

--容量可達數十TB, 同時強化散熱與模組化

Linux Ubuntu調整磁碟大小

當初在架設 DNS Server時沒有多想, 照以前的經驗 Linux Server使用的硬碟容量沒有很大, 於是在設定虛擬機時硬碟只給了 10Gb的容量, 沒想到系統在不斷地自動更新下我的 / (root根目錄)漸漸快滿了, 上網問了估狗大神後趕快來調整磁碟大小, 先在 Hyper-V虛擬機硬碟經過擴充調整到 20Gb的容量後, 開啟 Ubuntu

1. 用管理者權限輸入指令 cfdisk來調整磁碟分割區(以前比較常用 fdisk), 可以看到有 10Gb的閒置空間, 先選擇要調整的磁區(如 /dev/sda3), 再於下方選擇 Resizew-studio.idv.tw

2. 程式自動將 10Gb的空間加入 /dev/sda3, 按下 Enter

M.2 SSD硬碟規格及解唯讀

為了幫舊電腦原本 256Gb 硬碟升級容量, 買了一條 1Tb 的新硬碟, 沒多想這種 M.2 硬碟的規格有很多種就買了, 插入電腦內 BIOS 一直讀不到硬碟, 上網問了估狗大神之後才發現買錯規格, 原本電腦支援的是 M.2 SATA 規格, 新買的是 M.2 NVMe 規格, 而且當中還有分M key、B key 及 B+M key, 昏倒...

原來的256Gb硬碟, 那個 SATA 標誌鬼才看的到
(B+M key)

新買的1Tb硬碟, NVMe規格 (M key)

在 Windows 10 上面試作 Storage Spaces

發現在 Windows 10 上面也有 Storage Spaces 儲存空間的功能, 設定方式比較簡單, 覺得在一般使用者的系統上實行儲存空間實在沒有意義, 一般使用者如果要備援大多就是使用外接硬碟或是 NAS 了, 不過還是無聊的試了一下

1. 同樣準備了 7顆磁碟, 先用磁碟管理工具查看

2. 到控制台中, 在系統及安全項目中找到「儲存空間」

w-studio

實作 Storage Spaces 儲存空間

於 Windows Server 2016 上面實作 Storage Spaces, 設定很容易只需使用伺服器管理員來設定即可, 先準備好 5顆以上的磁碟, 因為在 Hyper-V 上面操作所以磁碟準備很容易

1. 先用磁碟管理工具查看磁碟狀況

2. 使用伺服器管理員查看磁碟狀況

企業儲存的另一種選擇: Storage Spaces (儲存空間)

相較於 SAN 的企業級儲存設備昂貴又管理複雜, 另外一種企業級儲存方式: Storage Spaces (儲存空間) 就相對便宜又方便管理, Storage Spaces 是將兩個或更多實體磁碟組合在一個 Storage Pool(儲存池/存放集區)中, 然後使用該儲存池中的容量創建稱為儲存空間的虛擬磁碟, 這些儲存空間通常會儲存額外的資料副本, 因此如果其中一個磁碟發生故障, 仍然擁有完整的資料副本.

簡單說儲存空間是從儲存池中的可用空間建立的虛擬磁碟, 儲存空間具有彈性級別, 儲存層, 固定配置和精確管理控制等屬性, 儲存空間的主要優點是不再需要管理個別磁碟, 可以將其視為單一磁碟進行管理，虛擬磁碟相當於SAN上的邏輯磁碟.

儲存池是由實體磁碟聚集成一個邏輯磁碟, 可以把多個實體磁碟當成單一磁碟來管理, 可以使用儲存空間去增加任何形式及大小實體磁碟到儲存池, 如果容量不足, 只需將更多磁碟添加到存儲池.

另外此處說到的虛擬磁碟並不是指一般看到的VHD, 是無法形成檔案的方式來存取的虛擬磁碟環境.

儲存空間所使用到的實體磁碟必須為空磁碟, 未使用或無資料, 且不能使用啟動磁碟區或系統磁碟區, 如有初始化或資料的磁碟需經重設磁碟才能使用, 另外儲存空間並不支援光纖通道及 iSCSI.

Storage Spaces示意圖, 隨便畫了一下, 大概是這個意思

Storage Spaces

常見的儲存裝置架構 (Storage)

DAS (Direct Attached Storage) 直接連接儲存, 另一種類似方式稱為 SAS (Server Attached Storage), 儲存裝置直接連接到單一伺服器或電腦主機上, 成本低易於設定管理安全性高, 但各主機裝置無法集中管理, 無法有效利用儲存空間及資料維護分享

NAS (Network Attached Storage) 網路連接儲存, 透過檔案伺服器裝置或是NAS軟體以網路共享方式存取儲存裝置, 成本較SAN低, 易於設定管理, 市面常見的個人網路儲存裝置, 但由於是以檔案層級儲存, 存取時間較慢, 效能較SAN差

SAN (Storage Area Network) 儲存區域網路, 將許多儲存裝置從網路獨立出來成另一個區域網路, 使用光纖通道或iSCSI連接, 由於使用區塊層級儲存, 存取速度快, 且易於擴充、集中管理, 效能最好, 但設備成本高, 常用於企業級儲存

 (隨便畫了幾個簡單示意圖, 架構大概是這樣)

DAS、NAS、SAN 比較