在2019年8月,AMD發表第二代EPYC伺服器處理器平臺,當中開始支援PCIe 4.0介面,在此之前,只有少數廠商發布支援該規格的商用固態硬碟,到了這一兩年,才陸續有更多廠商推出支援該規格的商用固態硬碟。

支援PCIe 4.0同時,推出支援更多外形的產品,因應高密度伺服器快閃儲存配置

以發表時間而言,最早登場的應該是三星(Samsung)在2018年6月推出的NF1,但NF1是該公司發展出來的規格(更早之前稱為NGSFF),有別於三星商用固態硬碟產品系列命名方式,而且僅提供8TB容量,因此,嚴格來說,應該不能算是量產型產品。

到了2019年8月,東芝記憶體(現為Kioxia)在全球快閃記憶體高峰會期間,公開展示PCIe 4.0企業級固態硬碟CM6系列,隔年2月,推出CM6系列,以及資料中心固態硬碟CD6系列,均支援2017年定案的U.3外形(基於2.5吋U.2而成,裝置接頭亦為SFF-8639 / SFF-TA-1001,單一控制器可支援SAS、SATA、NVMe等三種介面)。

幾乎同一時間,三星也在2019年8月宣布推出PCIe 4.0固態硬碟PM1733,採用的快閃記憶體是TLC,而且是三星第5代V-NAND技術,有半高半長介面卡與U.2等外形選擇,最大儲存容量分別為15.36 TB、30.72 TB,循序存取與隨機存取效能,分別可達到8.0 GB/s和150萬IOPS。

同年9月,三星新推出另一款PCIe 4.0固態硬碟PM1735,並公布其與PM1733的細部規格。當中下修了PM1733的最大容量──兩種外形均為15.36 TB,PM1735的最大容量為12.8 TB;在存取效能上,兩款產品的半高半長介面卡機型,其循序讀寫為8,000 MB/s & 3,800 MB/s,U.2機型循序讀寫為6,400 MB/s、3,800 MB/s。 

接著,則是2020年5月的OCP高峰會,三星公開展示正在開發的PCIe 4.0資料中心固態硬碟,名為PM9A3,他們當時預告這款產品會有3種外形的版本,包括:如同2.5吋硬碟的U.2、大小與DRAM記憶體相仿的M.2,還有該場活動展出的短版尺型E1.S。

就快閃記憶體的架構,PM9A3採用的是TLC,而且是三星第6代V-NAND技術,可提供的儲存容量範圍是960 GB到7.68 TB,在循序讀寫效能上,最高可達到6,500 MB/s、3,500 MB/s(M.2機型為3,500 MB/s、1,750 MB/s),在隨機讀寫效能上,最高可達到90萬IOPS、18萬IOPS(M.2機型為55萬IOPS、7萬IOPS)。

到了2021年2月,三星宣布E1.S外形的PM9A3開始量產,並強調這款產品完全遵循開放運算計畫(OCP)提出的NVMe Cloud SSD規格,能夠滿足企業負載的嚴格要求。

此時,他們公布更多PM9A3的效能規格。例如,以M.2外形的前一代產品PM983a而言,循序寫入效能為3,000 MB/s(PM9A3可達到兩倍),而在PM983a的隨機讀寫效能上,分別為75萬IOPS(PM9A3高出40%)、16萬IOPS(PM9A3可達到1.5倍)。

具有較高的能源使用效率,也是此時三星對於這款產品強調的另一特點。以每瓦效能而言,PM9A3在循序寫入作業上,可達到283 MB/s,前代產品PM983a則為188 MB /s,兩者相差50%。

除此之外,三星表示,PM9A3可根據不同外形與介面,提供9種耗電層級的搭配,舉例來說,若採用M.2的機型,耗電為8.25瓦;如果是EDSFF這類新一代外觀的機型,耗電則為35瓦。

若要查閱PM9A3更詳細的規格,三星在8月公布的白皮書提到更多資訊,我們也看到部分規格調整。

例如,在快閃記憶體的技術上,PM9A3是128層V-NAND;以外形而言,除了原本的U.2、M.2、E1.S,PM9A3現在增加了U.3和E1.L;儲存容量目前有5種,分別是:960 GB、1.92 TB、3.84 TB、7.68 TB、15.36 TB,顯然三星在此提供更高的儲存容量選擇;在存取效能上,PM9A3的循序讀寫最高為6,900 MB/s與4,100 MB/s,隨機讀寫最高為100萬IOPS與20萬IOPS。在產品保固期間上,PM9A3與上一代的PM983均為3年。

突顯高密度快閃儲存配置特性,三星陸續與臺灣、中國伺服器廠商合作,推出參考設計

三星在2019年8月最初發表PM9A3之際,也宣布與中國伺服器廠商浪潮(Inspur)合作,推出能突顯E1.S固態硬碟優點的儲存系統參考設計,並在2020年的OCP高峰會公布這樣的解決方案。而這套系統本身是2路伺服器、內建PCIe 4.0介面,最大的特點,就是能在1U尺寸機箱的前方面板,同時安裝了32臺E1.S固態硬碟。

但無獨有偶,上述這種產品合作方式無獨有偶,過去也曾經出現,那就是:由三星和營邦合作推出的「Mission Peak」的伺服器參考設計,於2017年8月的全球快閃記憶體高峰會揭露、2018年9月發布,當中可安裝36臺NGSFF/NF1外形的固態硬碟,同樣強調以1U伺服器安裝大量固態硬碟的高密度設計,而營邦本身也推出與設計相仿的伺服器FB128-LX(研發代號為Grays Peak),以及可安裝NF1或M.2外形固態硬碟的PCIe介面卡與U.2轉接卡

推出開放式儲存伺服器平臺設計Poseidon,搭配三星E1.S固態硬碟

單是推出支援高速介面、更多外形的儲存裝置,其實並不足為奇,三星著眼的是伺服器系統、資料中心的應用。

為此,在2020年OCP高峰會上,三星也發布他們所發展的分離式儲存平臺(disaggregated storage platform),稱為Poseidon,當中的實作就採用了大量的PM9A3。在合作廠商的部分,三星找了浪潮、Naver Cloud(原為Naver Business Platform,簡稱NBP,在2020年10月改名),進行三方協作,而他們各自的分工是:三星扮演元件供應商的角色,負責開發NVMe-oF解決方案與固態硬碟;浪潮則是系統供應商,負責開發最新型儲存伺服器;Naver Cloud,負責提供資料中心環境,透過實地概念驗證,確認新技術的可行性。

之所以推出這套參考架構設計,三星主要是希望能因應超大規模伺服器(hyperscaler server),以及通用資料中心等兩大市場的需求。相較於傳統快閃儲存系統,Poseidon伺服器可提供2到3倍的儲存容量,舉例來說,若在1U伺服器系統當中使用,可安裝32臺E1.S固態硬碟(如同上述三星與浪潮合作的1U伺服器配置)。

除了硬體設備的設計,三星提出的Poseidon計畫,也包含了輕量型儲存作業系統Poseidon OS(POS),目前已經完成開發,也通過測試PCIe 4.0的互連測試,程式原始碼、執行方式、可操作指令等資訊均已公布在GitHub的poseidonos專案當中。

他們表示,POS可在儲存網路環境上,具備更好的效能與實用的特色,當中將會透過儲存堆疊的最佳化,以及先進、高速的介面,來發揮NVMe固態硬碟的優勢,同時也會實作軟體定義儲存系統的功能,以符合資料中心儲存應用的需求。因此,三星認為,有了POS,IT產業能以更簡便的方式,在資料中心環境建立可組裝的分離式IT基礎架構。

產品資訊

Samsung PM9A3
●原廠:三星
●建議售價:廠商未提供
●儲存容量:960GB、1.92TB、3.84TB、7.68TB、15.36TB
●外形:U.2、U.3、M.2、E1.S、E1.L
●儲存媒體:3D NAND,TLC
●最高讀寫速度:循序6,900 MB/s與4,100 MB/s,隨機100萬IOPS與20萬IOPS
●使用介面:PCIe 4.0 x4/NVMe 1.4
●耐用度:每日寫入量為1
●可靠度:廠商未提供
●保固期間:3年

【註:規格與價格由廠商提供,因時有異動,正確資訊請洽廠商】


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