當前固態存儲的狀態

旋轉硬碟和風扇是潛在故障的兩大主要來源，儘管系統本身是可靠的。更換傳統的旋轉硬碟將使整體系統的可靠性提升一個檔次。固態硬碟不僅更可靠，通常在最終的讀寫性能以及存取延遲方面也更快，這使得系統更加靈敏。固態硬碟的選擇繁多，我們將快速瀏覽那些仍然存在的介面和形狀因素，以及那些已經消失的。

定義
我們將主要關注 SSD。我們將快速討論 eMMC/DOM/CF/其他簡單的基於閃存的驅動器和卡，因為它們不包括先進的驅動控制器，這會妨礙板載 NAND 閃存的性能和壽命。它們是主要設計用於嵌入式使用的小型磁碟，用於保存操作系統映像。讀取性能從一般到緩慢不等，但主要問題是較慢的寫入速度和降低的寫入耐久性。建議在高度以讀取為重點的工作負載的應用中使用。

介面規範及其之前的發展
我們之前更詳細地看過這些連接器。如果你有興趣，請點擊這裡 <link:https://www.aewin.com/application/internal-data-connectors/>
我們不會在這裡詳細說明，但有三種更受歡迎的介面用於將 SSD 連接到主機系統，它們是：SATA、SAS 和 PCIe。SATA 和 SAS 在存儲方面有著悠久的歷史。PCIe 直接附加存儲是一個最近的事物，經過了一些試驗和錯誤才達到目前的狀態。儘管 NVMe 與基於 PCIe 的 SSD 同義，但在此之前還有其他一些從未流行起來的技術。基於 AHCI 的 PCIe 磁碟在 NVMe 之前就已經推出。AHCI 是一種為舊式旋轉磁碟設計的邏輯介面，無法利用 SSD 提供的額外速度。NVMe 通過從零開始定義一個標準，旨在利用 PCIe 的可擴展性以及 NAND 閃存驅動器及其控制器不斷提高的速度，拯救了我們免於不夠充分的 AHCI 標準。NVMe 是一種邏輯介面，可以以多種形式存在。

形狀因素

注意：用於基於PCIe的SSD的接口類型
紅色 = 過時的格式

mSATA
mSATA 是一種迷你化的 SATA 硬碟，因此得名：micro-SATA。由於其較小的佔地面積，它是一種流行的嵌入式使用格式。它使用 PCIe mini 連接器和形狀因素，但在電氣上使用普遍的 SATA 接口，使其能夠在各種平台中使用。

M.2
M.2 是當今人們普遍認為的固態硬碟。它有許多標準長度，如 22110、2280、2242、2230 和 2224。它可以平行安裝在主機板上，以便進行較低高度的安裝，或者在較短的硬碟情況下垂直安裝在主機板上。平行安裝確實會佔用 PCB 上寶貴的空間，而垂直安裝則有較小的佔地面積需求。其權衡是較小的硬碟通常在這種安裝中具有較低的密度。較長的硬碟可以垂直安裝，但不太穩固，可能需要額外的機械輔助裝置來將其固定在系統上。

M.2 的一個缺點是與熱相關。大多數 M.2 是以裸 PCB + 晶片的形式提供，沒有冷卻解決方案。沒有冷卻的情況下，在 IOPS 密集的工作負載中，更容易達到熱極限。在處理時，沒有任何防護措施來避免接觸裸 PCB 或元件，這使其在物理力量或靜電放電方面可能更脆弱。另一方面，這使其成為一種寬度為 22 毫米的緊湊解決方案，可以輕鬆擠入許多地方。一些系統也可能使用 PCIe x2 通道連接到 M.2，這限制了 M.2 的最終帶寬。如果您需要 M.2 的完整帶寬，這是一個應該特別關注的領域。

圖片來源於英特爾

U.2
U.2 是一種 2.5 吋硬碟形狀因子，具有 PCIe x4 連接。它可以配置為 1x PCIe x4，或在特殊的雙埠硬碟中，配置為 2x PCIe x2 連接，以增加數據連接的冗餘性。它有 7mm、9mm 和 15mm 的厚度可供選擇，通常高性能硬碟為 15mm。這一直是以數據中心為重點的 SSD 標準。主機插槽與 2.5 吋 SATA 和 SAS 硬碟兼容，並通過同一端口提供數據和電源。

Intel Ruler
Intel Ruler 是一個稍微複雜的主題，所以我們今天只會簡單介紹一下。Intel Ruler 的正式名稱是 EDSFF，企業與數據中心存儲形狀因子。它旨在取代 M.2 形狀因子，針對 M.2 的弱點進行改進。EDSFF 有長型變體，允許更多 NAND 晶片在板上，從而大幅增加容量。另一方面，還有 E1.s 短型形狀因子，體積小，但也與主板平行安裝，並且邊緣朝向主板。這樣可以實現最高的密度和較小的佔用空間在主板上。這也允許在高密度配置中將形狀因子前置安裝，僅受可用 PCIe 通道數量的限制。它還借鑒了三星 NF1 的設計，通過增加驅動器的寬度來提高 NAND 密度。

• E1
  • PCIe x4 連接
  • 設計用於1U伺服器
  • Short E1.s format
  • Long E1.l format
• E3
  • PCIe x16 連接
  • 設計用於2U+伺服器
  • Short E3.s format
  • Long E3.l format

PCIe HHHL
PCIe 擴充卡形狀可能是性能最高的固態硬碟。它可以提供 PCIe x8 和 x16 連接主機，增加帶寬。這些硬碟中使用的控制器類別通常性能更高，以支持更高的帶寬。硬碟的形狀也允許更大的散熱器，以保持硬碟在最佳性能模式下運行而不會降級。這種性能的另一面是它需要如此多的 PCIe 連接，限制了可以添加的硬碟數量。在典型的伺服器類應用中，插槽的數量也有限，通常更適合用於其他硬體，例如 100GbE NIC 或加速器。只有在非常專門的情況下，例如需要 IOPS 的大型數據庫，這些才有意義，而這些 IOPS 是無法通過其他類型的硬體實現的。

圖片來源於英特爾

榮譽提名：

Samsung NGSFF/NF1（“M.3”）
我們如果不談論 NF1 就會失職。NF1 有一些值得注意的有趣特徵，例如雙端口能力 NF1，為硬體故障提供額外的韌性，類似於雙端口 U.2。它檢查了 M.2 的瓶頸（寬度），並擴展了寬度以允許更高密度的 NAND 模組安裝在板上。它還使用相同的 M-key M.2 連接器，讓硬體供應商可以少存一個項目……然而，麻煩就從這裡開始。NF1 在使用相同連接器的情況下與 M.2 電氣不兼容。更糟的是，由於引腳定義的不同，可能會將一些數據引腳短路到接地。M.3 引腳定義考慮不周，幸運的是三星已經與英特爾的 EDSFF 聯手，以避免這個標準可能造成的所有潛在麻煩。

SATAe
SATAe（SATA express），不要與 eSATA（外部 SATA）混淆，是在 SATA 3.2 規範中引入的一個令人困惑的品牌標準，使用 2 個並排的 SATA 連接器來傳輸 PCIe 信號。這是一種形狀因素，旨在利用 SATA 連接器，同時允許在主機端向後兼容，以支持 2 個 SATA 驅動器。這是一個龐大且笨重的連接器，業界對於它從未流行起來感到欣慰。