Значение правильного выбора кабелей для конфигураций накопителей NVMe

Правильный выбор кабелей для адаптеров NVMe PCIe исключительно важен для успешного планирования, сборки и, в конечном счете, обслуживания серверов и хранилищ, в которых используются накопители NVMe формата U.2, U.3 и EDSFF, а также внешние модули расширения. Правильно подобранные кабели гарантируют надежность подключений, оптимальную скорость передачи данных и легкость обслуживания этих систем. В этой статье мы расскажем об основных характеристиках кабелей NVMe и некоторых наиболее часто используемых интерфейсах адаптеров NVMe PCIe, объединительных панелей накопителей, самих дисков NVMe 2.5 и EDSFF и внешних модулей расширения.

Характеристики кабелей NVMe

Производительность

NVMe – это практически синоним высокой скорости, и конкретные опции кабелей могут как вдохнуть жизнь в вашу конфигурацию, так и стать ее узким местом.

Производительность внешних модулей и дисков NVMe 2.5 существенно зависит от качества и типа используемых кабелей. Для максимизации скорости передачи данных необходимы высококачественные кабели, разработанные в расчете на минимизацию задержки и максимальное использование доступной пропускной способности хоста. Использование дешевых кабелей с низкопробным дизайном, которые обычно делаются из материалов, не соответствующих стандартам качества, может привести к росту задержки, нестабильности подключений и потерям в производительности.

Накопители NVMe SSD работают оптимально, задействуя у хоста по четыре линии PCIe на каждый диск. Если ваша цель – максимум производительности, вам нужны кабели, способные обеспечить четыре линии PCIe на каждый NVMe SSD.

Масштабируемость

По умолчанию большинство кабелей NVMe уже рассчитаны на обслуживание нескольких накопителей – посредством прямого подключения к NVMe SSD (например, кабель SFF-8639 для дисков U.2/U.3) или через объединительную панель (например, кабель SFF-1016 MCIO -> MCIO).

Таким образом, правильный выбор кабелей может значительно повысить масштабируемость конфигурации NVMe накопителей. Возможность поддержки каждым портом коннектора более чем одного устройства и быстрого подключения или отключения дополнительных емкостей на практике означает высокую степень гибкости системы. Это позволяет администраторам приспосабливать конфигурацию накопителей к различным областям применения и нагрузкам, а также страхует ее от устаревания в ходе развития технологий накопителей, когда могут появиться, например, более емкие SSD или SSD в новых форм-факторах.

Удобство эксплуатации и обслуживания

Профессиональные кабели NVMe, как правило, оснащены стандартными коннекторами, которые благодаря механизмам фиксации обеспечивают надежное безопасное соединение между хост-платформой и накопителями NVMe. Это особенно важно при подключении внешних дисков или модулей расширения, таких как, например, HighPoint SSD6780A. Качественные кабели обычно предлагают быстрые защелки, повышающие удобство эксплуатации и обслуживания конфигураций. Кроме того, кабели для прямого подключения дисков могут содержать коннекторы питания SSD, что упрощает процедуру интеграции.

Поддержка горячего подключения/ горячей замены (Hot-Plug / Hot-Swap) является необходимым атрибутом профессиональных серверных платформ, поскольку позволяет администраторам безопасно подключать или снимать отдельные SSD без перезагрузки операционной системы или выключения хост-платформы. Дисковые отсеки с поддержкой горячей замены в сочетании с быстросъемными кабелями идеальны для систем, использующих Hot-Swap адаптеры NVMe PCIe Gen5 x16, такие как HighPoint Rocket 1628A и Rocket 7628A.

Назначение и конфигурации кабелей

Поддерживаемые форм-факторы дисков NVMe

При том, что диски NVMe выпускаются в различных форм-факторах, кабели NVMe обычно используются в сочетании с адаптерами (картами) NVMe PCIe для накопителей NVMe формата 2.5(U.2/U.3) или EDSFF (Enterprise & Datacenter SSD Form Factor). В отличие от этих дисков, SSD формата M.2 или E1.S редко задействуют кабели, поскольку они обычно напрямую подключаются к контроллеру хоста, то есть к внутренним портам NVMe системной/материнской платы или карты расширения (AIC) NVMe PCIe.

8-канальный адаптер NVMe PCIe (HighPoint Rocket 1580 PCIe Gen4 x16).

Эта карта предлагает четыре порта SFF-8654, каждый из которых содержит восемь линий PCIe Gen4 и совместим с широким диапазоном кабелей для конфигураций SSD U.2 и U.3.

Кабели прямого подключения накопителей

Некоторые кабели NVMe предназначены для прямого подключения к NVMe SSD. Стандартные накопители U.2 и U.3 подключаются через коннекторы SFF-8639, тогда как диски EDSFF, например, SSD E3.S, обычно используют коннекторы SFF-TA-1002. Большинство кабелей прямого подключения оснащаются несколькими коннекторами для SSD (обычно двумя на кабель) и одним коннектором для хост-контроллера/ адаптера NVMe. Например, многие адаптеры NVMe PCIe Gen4 имеют порты SFF-8654 – тогда для прямого подключения диска U.2/U.3 вам нужен кабель SFF-8654 -> SFF-8639.

Кабели для объединительных панелей

Объединительные панели (бэкплейны) накопителей обычно используются в серверных корпусах, монтируемых в стойку, или в мобильных стойках. Они обеспечивают возможность кабельного соединения между адаптером/ контроллером NVMe PCIe и дисками NVMe SSD, установленными в съемные отсеки 2.5. Правильный выбор кабелей NVMe гарантирует, что эти объединительные панели смогут поддерживать высокие скорости передачи данных с/на каждый установленный диск NVMe. В конфигурациях с бэкплейнами чаще всего используются следующие коннекторы: MCIO 8i (SFF-1016), который подходит для дисков PCIe Gen5; SFF-8654, который идеален для SSD PCIe Gen4; SFF-8643, который обычно используется на бэкплейнах с PCIe 3.0; и OCulink SFF-8611/ SFF-8612, который поддерживает диски/ бэкплейны PCIe Gen4 и часто используется в мобильных стойках.

Серверные платформы для гиперконвергентной инфраструктуры (HCI), например, Supermicro SYS-211GT-HNC8R, часто используют карты-адаптеры PCIe, такие как адаптер-переключатель NVMe HighPoint Rocket 1628A PCIe Gen5 x16, которые позволяют содержать до 32 дисков NVMe SSD U.2, U.3 или E3.S. Эта конфигурация потребует использования четырех кабелей SFF-1016 (MCIO 8i) -> SFF-1016 (таких как HighPoint CIO8-CIO8-110).

Внешние модули расширения

Модулям для внешних дисковых массивов NVMe необходимы надежные кабельные подключения для быстрого обмена данными с хост-платформой. Эти решения используют несколько типов внешних кабельных коннекторов, обычно SFF-8644 (для PCIe Gen3), CDFP 400 Гбит/с (для PCIe 4.0) и CDFP 800 Гбит/с (для PCIe Gen5). Эти стандарты поддерживают до 16 линий соответствующего поколения PCIe, что является обязательным требованием тех заказчиков, которым нужна максимальная производительность используемых накопителей NVMe.

Восьмиотсековый внешний RAID-модуль NVMe PCIe 4.0 HighPoint SSD6780A использует кабель CDFP, который гарантирует надежное подключение модуля к хост-устройству PCIe 4.0 x16 без потерь в производительности.

Типы кабелей NVMe

Существуют различные типы кабелей NVMe, которые могут быть совместимы с NVMe дисками 2.5 и EDSFF, объединительными панелями NVMe и внешними модулями расширения.

SFF-1016 -> SFF-8639

Этот тип кабеля предназначен для прямого соединения хост-устройств, имеющих порт SFF-1016 (или MCIO), с дисками NVMe U.2 и U.3, которые обычно имеют встроенные порты SFF-8639.

SFF-1016 -> SFF-1016

Этот кабель предназначен для соединения портов SFF-1016 MCIO – MCIO (обычно связывает адаптер или контроллер NVMe PCIe с бэкплейном накопителей NVMe).

SFF-1016 -> SFF-1002

Этот кабель предназначен для прямого соединения хост-порта SFF-1016 (MCIO) с накопителем NVMe, который оснащен портом SFF-TA-1002 (например, SSD E3.S).

SFF-8654 -> SFF-1016

Этот тип кабеля соединяет хост-устройства с SFF-8654 (такие как карты-адаптеры NVMe PCIe Gen4) и устройства с SFF на стороне накопителей (обычно бэкплейны NVMe в серверных стоечных корпусах).

CDFP 400 Гбит/с -> CDFP 400 Гбит/с

Отраслевой стандарт коннекторов CDFP (Compact Daughter Card Form-Factor Pluggable) 400 Гбит/с обеспечивает надежное высокопроизводительное соединение хост-устройства PCIe Gen4 x16 с накопителями (хороший вариант для четырех NVMe SSD с PCIe Gen4, отвечающий их максимальной производительности). Внешний RAID-модуль HighPoint SSD6780A использует этот тип кабелей, также они часто используются в высокоскоростных сетевых подключениях.

SFF-8654 -> SFF-8611

Этот кабель используется для подключения устройства с SFF-8611 (OCulink), такого как мобильная стойка или бэкплейн, к хост-устройству с SFF-8654 (например, карте-адаптеру NVMe PCIe Gen4).

SFF-8654 -> SFF-8643

Этот кабель связывает порты SFF-8654 и SFF-8643 (обычно хост-адаптер или контроллер NVMe PCIe Gen4 и бэкплейн NVMe PCIe Gen 3).

SFF-8654 -> SFF-8639

Используется для подключения устройств с SFF-8654 к устройствам с SFF-8639 – например, для прямого соединения NVMe SSD формата U.2/U.3 поколения PCIe 3.0 с адаптером или контроллером NVMe PCIe 4.0.