U 2 ssd что это

Обновлено: 02.07.2024

Если вы ещё не знакомы с накопителями NVMe, ничего не знаете о различиях между NVMe и другими PCI-E SSD, о преимуществах и форм-факторах NVMe-накопителей, то необходимую информацию можно найти в Википедии и в нашем предыдущем обзоре накопителя HGST SN150 [1] .

Форм-фактор U.2

В наших обзорах уже встречались NVMe SSD в форм-факторе низкопрофильных карт расширения PCI Express. Сегодня речь пойдёт о накопителях U.2 — знакомый по HDD и SSD с интерфейсом SAS форм-фактор 2,5" толщиной 15 мм. Накопители форм-фактора U.2 используют разъём SFF-8639, обратно совместимый с SFF-8482, который используется для подключения накопителей SATA и SAS.

Накопители не занимают слоты расширения PCIe. Это особенно актуально для одноюнитовых корпусов, но даже в распространённых двухпроцессорных серверах 2U у нас есть 6-8 слотов PCIe и при этом целых 80 линий PCIe (по 40 с каждого процессора) — занимать слоты x8 и x16 карточками x4 попросту нерационально.
Важный для построения СХД функционал — горячая замена и двухпортовое подключение. Поддержка горячего подключения/отключения NVMe и других PCIe устройств есть Windows Server 2012/2012 R2 и в ядре Linux начиная с версии 3.10. Поддержка со стороны оборудования тоже есть: все выпускаемые накопители форм-фактора U.2 поддерживают hot-plug, остальные компоненты поддержки (бэкплейны с индикацией разрешённого отключения, поддержка со стороны BIOS и т.п.) реализованы в современных серверных платформах, поддерживающих установку U.2 накопителей.

Двухпортовое подключение — задел на будущее, для построения отказоустойчивых СХД на базе NVMe. Вместо одного линка x4 используется два x2. Реализована поддержка двухпортовости в накопителях OCZ 6000/6300 (обзор Z6300 будет в следующей статье) и недавно анонсированных накопителях из новой линейки Intel.

U.2 NVMe в платформе Supermicro 1028R-WC1R

Для тестирования накопителей HGST SN100 мы использовали платформу Supermicro 1028R-WC1R. Это одноюнитовый двухпроцессорных сервер с 10-ю отсеками 2.5". Интересной особенностью является то, что два крайних справа отсека имеют разъём SFF-8639, а с обратной стороны к ним можно подключить либо SATA/SAS контроллер, либо по четыре линии PCI Express через разъём SFF-8643. Для этого нужно добавить ретаймер Supermicro AOC-SLG3-2E4R — плата устанавливается в нижний слот райзера и обеспечивает подачу двух линков с четырьмя линиями PCIe и SMbus.

Стоит добавить, что это упрощённый вариант ретаймера без применения PCIe свитча и он имеет ограниченный список совместимости. Поддерживаются только платы X10DRW-i(T), X10DRH-xx, X10QRH. Универсальный вариант — AOC-SLG3-2E4 c использованием PLX PE8718 (свитч на 16 линий PCIe).

Платформа в сборе выглядит так:

Салазки MCP-220-00127-0B отличаются от обычных только защёлкой оранжевого цвета с замком, который защищает накопитель от непреднамеренного отключения. Светодиоды, как обычно, размещаются на бэкплейне. При этом нижний является трехцветным: красный цвет в зависимости от режима означает неисправность, процесс ребилда (для NVMe это имеет значение в случае построения программных массивов через RSTe) или идентификацию, зелёный — готовность к отключению, мигающий оранжевый — запрет на отключение.

В web-интерфейсе IPMI после обновления прошивки мы можем наблюдать статус подключённых накопителей (температура, серийные номера и т.п.) и управлять безопасным отключением:

UEFI OpROM'ы накопителей доступны через BIOS материнской платы. Функционал зависит от производителя. В случае HGST мы можем управлять созданием и форматированием пространств имён [1] и можем обновить прошивку:

NVMe накопители HGST SN100 и SN150

SN100 и SN150 — это одна и та же линейка накопителей, отличающихся между собой лишь объёмом и форм-фактором. HGST SN150 — низкопрофильные платы расширения 1,6 и 3,2 ТБ (подробный обзор и тестирование производительности SN150 1,6 ТБ см. в нашей статье) [1] .

HGST SN100 — накопители форм-фактора U.2. К 1,6 и 3,2 ТБ добавлена младшая модель объёмом 800 ГБ. Накопители производятся в корпусе из анодированного алюминия, имеют стандартные габариты и разъём SFF-8639.

Для улучшения охлаждения боковые стенки корпуса снабжены отверстиями:

С противоположной от SFF-8639 стороны расположены светодиоды (активность, готовность к отключению, идентификация) и служебный разъём.

Характеристики HGST SN100

Объём: 0,8 ТБ, 1,6 ТБ, 3,2 ТБ
Форм-фактор: U.2 (2,5", высота 15 мм)
Интерфейс: PCI-E 3.0 x4

Производительность (в скобках — для модели 0,8 ТБ)

Последовательный доступ (блок 128КиБ): чтение — 3000 (2600) МБ/с, запись — 1600 (1400) МБ/с
Случайный доступ (блок 4 КиБ): чтение — 743 (634) тыс. IOPS, запись — 140 (80) тыс. IOPS, 70/30 чтение/запись — 310 (190) тыс. IOPS
Случайный доступ (блок 8 КиБ): чтение — 385 (330) тыс. IOPS, запись — 75 (42) тыс. IOPS
Средняя задержка (блок 512 байт, случайный доступ, запись): 20 мкс

Подробнее — в официальной спецификации. [4]

Результаты тестирования

Условия тестирования

Два процессора Intel Xeon E5-2660 V3 (10 ядер, 2,6 ГГц, HT включен)
64 ГБ памяти
Платформа 1028R-WC1R, системная плата Supermicro X10SRi-F, BIOS v 2.0
CentOS Linux 7 X86_64
Для генерации нагрузки применялся FIO версии 2.8
Использовался штатный драйвер NVMe

HGST Ultrastar SN100 1.6TB HUSPR3216ADP301
Прошивка: KMGNP120
Объём: 1600321314816 байт (1490,4 ГиБ)

Методика тестирования SSD неоднократно описывалась в наших предыдущих статьях. Актуальное описание можно увидеть в статье Тестирование NVMe SSD Intel P3608. Полное тестирование не проводилось из-за идентичности накопителей SN150 и SN100 — в феврале тестировался SN150 аналогичного объёма. Был повторён тест с измерением задержки при варьировании количества потоков (1–4) и глубины очереди (1–128).

SNIA PTS: latency test

В таблице приведены данные для одного потока с QD=1. Данные отличаются от SN150 по причине перехода с CentOS 6 на CentOS 7. Процессор остался прежним — Xeon E5-2660 V3, но из-за перехода на 2-процессорную платформу понадобилась дополнительная оптимизация с учётом NUMA. Для этого сначала был определён процессор (точнее, узел NUMA), к которому подключён накопитель. В Linux это можно сделать, посмотрев топологию подключения при помощи lspci: Затем узел NUMA можно посмотреть в /sys/devices/pci*/*/numa_node и запустить fio с параметром numa_cpu_nodes=x (где x — номер узла NUMA).

HGST SN100 1.6TB		Intel P3608 (P3600 0.8TB)
Задержка	4КиБ	8КиБ	4КиБ	8КиБ
Средняя
Чтение	97	109	67	101
Запись	22	26	16	18
Чтение/запись 70/30%	120	162	92	139
99%
Чтение	266	185	125	153
Запись	33	41	31	31
Чтение/запись 70/30%	354	3345	182	400
99,99%
Чтение	2015	226	2832	2812
Запись	44	59	79	86
Чтение/запись 70/30%	3120	7100	3096	3180

Сравнение с Intel P3600

Приведены графики зависимости задержки (среднее значение, 99% и 99,99% перцентили) от IOPS при варьировании количества потоков (1–4) и глубины очереди (1–128). Пунктирные линии соответствуют накопителю Intel P3608 1,6 ТБ из предыдущего теста. [2] Intel P3608 представляет собой два накопителя P3600 в общем корпусе, данные приведены для одной «половины» объёмом 800 ГБ.

99% перцентиль задержки.

99,99% перцентиль задержки.

SNIA PTS: Host Idle Recovery

5 секунд нагрузки + 5 секунд паузы
5 секунд нагрузки + 10 секунд паузы
5 секунд нагрузки + 15 секунд паузы
5 секунд нагрузки + 25 секунд паузы
5 секунд нагрузки + 50 секунд паузы

5-секундных пауз хватает на восстановление IOPS до уровня «свежего» накопителя. По мере увеличения пауз производительность стабилизируется.

Средняя задержка сразу же снижается с 1,8 до диапазона 0,6–0,7 мс, и в дальнейшем стабилизируется.

Перцентиль 99,99%. На начальном этапе мы видим уровень до 20-30 мс, в дальнейшем значение практически никогда не выходит за границы 7–8 мс.

Два HGST SN100

Случайный доступ, блок 4 КиБ, 10 потоков с QD=128: 1565000 (1,5 миллиона) IOPS при средней задержке в 1,6 мс (99,9%

[1] Пространство имён NVMe (англ. NVMe namespace) — область накопителя NVMe, отформатированная для блочного доступа. Пространства имён могут иметь различные размеры сектора или могут использоваться виртуальными машинами через SR-IOV.

[2] Прямое сравнение является не совсем корректным из-за разницы в объёме. К тому же выяснилось, что P3608/P3600 демонстрирует лучшие результаты под Windows.

В предыдущих статьях мы рассмотрели разницу между некоторыми интерфейсами хранения, такими как SATA, M.2 и NVMe. С продолжающимся распространением U.2 на материнских платах более высокого уровня и новых чипсетах пришло время сравнивать M.2 и U.2.

Что такое М.2?

M.2 часто используется для описания как форм-фактора SSD, так и соединения, которое SSD использует для подключения к материнской плате. Диски M.2 имеют небольшой размер - примерно 5 штук жевательной резинки и могут поставляться в версиях SATA, таких как Crucial MX500 и NVMe, таких как Samsung 970 Pro.

Что такое U.2?

U.2 - это еще один форм-фактор твердотельных накопителей, когда-то предназначенный исключительно для высокопроизводительных рабочих станций и материнских плат серверов, но он стал более популярным благодаря недавно выпущенным чипсетам.

Использование дисков U.2 аналогичное, но уникальное соединение материнской платы с M.2, но доступное в 2,5-дюймовом форм-факторе, как и большинство дисков SATA SSD Они имеют те же характеристики производительности, что и M.2, как мы вскоре обсудим, но не являются взаимозаменяемыми.

M.2 против U.2 - В чем они похожи?

Несмотря на то, что они используют уникальные типы портов, и NVMe M.2, и U.2 используют шину PCIe с линиями x4 для электрического подключения к ПК. Это означает, что оба имеют одинаковую потенциальную пропускную способность, которую позволяет интерфейс - 32 ГБ/с для PCIe 3.0. Таким образом, хотя при сравнении M.2 и U.2 могут существовать некоторые различия в производительности от модели к модели, оба типа дисков будут находиться в одном диапазоне из-за отсутствия ограничений на шину, как у дисков SATA.

M.2 против U.2 - Чем они отличаются?

Подключение к материнской плате. Несмотря на то, что M.2 и U.2 обмениваются данными с материнской платой через шину PCIe, порт, который они используют для физического подключения к материнской плате, отличается. В то время как диски M.2 размещены непосредственно на плате, U.2 подключается с помощью кабеля, который выглядит как двухъядерный SATA. Сам накопитель находится в отсеке для жесткого диска вместе с другими 2,5-дюймовыми собратьями. Поскольку они используют меньше физического пространства, производители материнских плат могут включать больше портов U.2, чем M.2.
Форм-фактор - Хотя M.2 и U.2 используют один и тот же тип флэш-памяти, они имеют совершенно разные форм-факторы. M.2 - это небольшая плоская плата, а M.2 - это 2,5-дюймовый форм-фактор, с которым вы знакомы по большинству твердотельных накопителей SATA.
Емкость - из-за большего форм-фактора U.2 имеет более высокую емкость хранения - около 4 ТБ + по сравнению с максимумом 2 ТБ от M.2.

Какой лучше?

Этот ответ зависит от вас. Для большинства пользователей с обычными потребностями в хранилище 2 ТБ или меньше, M.2 NVMe, такой как Samsung серии 970, является быстрым, широко доступным и лучшим выбором. Но для пользователей, которым требуется более высокая емкость хранилища на одном диске или в массиве RAID, масштабируемость U.2, вероятно, привлекательна, если учесть, что материнская плата их поддерживает.

M.2 против U.2 Reviewed by Admin on ноября 29, 2019 Rating: 5

Хотя, когда мы говорим об интерфейсах подключения твердотельных устройств, наиболее распространенными в ПК являются SATA и PCIe (M.2), некоторое время назад у нас также были высокоскоростной интерфейс U.2 для SSD , интерфейс, который сегодня полностью исключен использование на потребительском рынке, но все еще используется в бизнесе. В этой статье мы расскажем вам о характеристиках этого интерфейса и о причинах, по которым он практически исчез на домашних компьютерах.

U.2 (произносится как «и точка два», чтобы избежать юридических проблем с музыкальной группой во главе с Боно) в прошлом году широко использовался на материнских платах X99 и Z170X. Форм-фактор раньше назывался SFF-8639 (Форм-фактор SSD) и был почти полностью нацелен на рынок предприятий и серверов, но в стремлении к большей простоте использования интерфейс был переименован в U.2, более легкий для запоминания с интерфейсом M.2, который также начал распространяться на рынке в то время.

Что такое интерфейс U.2 и каковы его характеристики?

Твердотельный накопитель U.2 - это высокопроизводительное запоминающее устройство, предназначенное для поддержки интерфейса PCIe через разъем малого форм-фактора (SFF), который также поддерживает механические диски SAS и SATA. Другими словами, этот интерфейс позволяет использовать SSD в стандартные 2.5-дюймовые форматы но с интерфейс PCI-Express, поскольку в настоящее время рынок 2.5 ″ SSD ограничен интерфейсом SATA 3, а если вам нужен твердотельный накопитель PCIe, вы обязательно должны выбрать M.2.

И это то, что основным импульсом для разработки интерфейса U.2 было именно то, чтобы позволить твердотельным накопителям PCIe NVMe того времени продолжать использовать 2.5-дюймовый форм-фактор, как у дисков SAS и SATA, с большим преимуществом, заключающимся в том, что Это означает, что по сравнению с устройствами M.2 это не больше и не меньше, чем возможность горячее подключение , то есть вы можете подключать и отключать блок U.2, не выключая оборудование, что невозможно в блоках M. .два.

Таким образом, рабочая группа по форм-фактору SSD выбрала U.2 в качестве маркетингового центра для описания профилей SATA, SAS и PCIe с использованием разъема SFF-8639, разъема, который может поддерживать один порт SATA, два порта SAS или даже четыре полосы PCIe, не меняя для этого свою форму. Механически разъем U.2 идентичен SATA Express, но с вышеупомянутыми четырьмя линиями PCI-Express и другим расположением контактов. Разъем на стороне хоста (ПК) полностью отличается, компактнее, чем у SATA Express .

Одним из недостатков этого типа накопителя было тепловыделение, поэтому устройства с форм-фактором 2.5 дюйма не могли иметь толщину 7 мм, как твердотельные накопители, разработанные для ноутбуков, поскольку они включали кусок алюминия с пассивными ребрами рассеивания, чтобы уменьшить это. проблема. Преимущество состоит в том, что вы можете использовать высокоскоростные твердотельные устройства с этим форм-фактором в качестве интерфейса. поддерживает пропускную способность до 5 ГБ / с благодаря использованию четырех линий PCIe.

U.2 vs M.2 SSD, в чем разница?

Когда технология NVMe начала набирать популярность с запуском IntelБлагодаря архитектуре Broadwell-E на рынке начали появляться первые материнские платы с разъемами U.2, и, как мы уже упоминали ранее, это было в то же время, когда формат M.2 также начал набирать популярность. Первоначально устройства M.2 были разработаны для тонких компьютеров с ограничениями по мощности, таких как планшеты и ноутбуки, с тем преимуществом, что спецификация поддерживает интерфейсы PCIe, SATA и даже USB.

Итак, первое различие заключается в форм-факторе, поскольку, хотя твердотельные накопители U.2 имеют 2.5-дюймовый формат (и были даже 3.5-дюймовые накопители), твердотельные накопители M.2 имеют точную форму фактора M.2. , который, как известно, изготавливается разных размеров: всегда шириной 22 мм, но с вариациями по длине, 60, 80 и 110 мм.

Твердотельные накопители U.2 также могут обеспечивать гораздо более высокую максимальную емкость хранения, чем твердотельные накопители M.2, поскольку у них буквально гораздо больше физического пространства для интеграции микросхем. Кроме того, в отличие от высокопроизводительных твердотельных накопителей M.2, для которых требуется интегрированный массивный пассивный радиатор, все твердотельные накопители U.2 имеют пассивный радиатор, встроенный в собственный 2.5 / 3.5-дюймовый корпус.

Таким образом, форм-фактор U.2 способствует лучшему отводу тепла, а также обеспечивает более высокие рабочие температуры без повреждения компонентов привода; Эта функция позволяет твердотельным накопителям U.2 страдать от явления теплового дросселирования, функции безопасности, которая снижает производительность твердотельного накопителя при превышении определенного температурного порога для сохранения его целостности.

Наконец, как мы уже отмечали ранее, твердотельные накопители U.2 имеют большое преимущество перед твердотельными накопителями M.2, а именно то, что они допускают подключение с возможностью горячей замены, что означает, что вы можете физически подключать и отключать устройство от компьютера, не выключая его. вниз, что, конечно, гораздо более выгодно в бизнес-среде, чем на домашнем ПК.

Почему интерфейс U.2 не удался и почти исчез?

На самом деле он далеко не исчез, просто кажется, что в конце концов он остался исключительно для бизнес-среды, и это произошло именно потому, что его форм-фактор в сочетании с совместимостью с горячим подключением и отключением делают его идеально подходит для сред дата-центров. Учитывая, что этот интерфейс не имел хорошего приема среди домашних пользователей, когда он был запущен на рынок, в конце концов производители воспользовались ситуацией, чтобы выпустить модели с большой емкостью (помните, что в то время отечественные твердотельные накопители почти не имели 128 ГБ), которые, очевидно, были дороже, но идеально подходили для бизнес-среды.

Однако именно форм-фактор M.2 больше всего понравился домашним пользователям; Несмотря на то, что он поддерживает меньшую емкость, что более подвержено термическому регулированию и не допускает горячего подключения и отключения, они дешевле в производстве, а их меньший размер позволяет лучше интегрировать не только в настольные ПК, где этот формат быстро развивается, но и в ультра- тонкие ноутбуки.

И в основном это факторы, почему этот интерфейс не имел успеха на потребительском рынке, будучи отнесен к бизнесу; На самом деле идея иметь 2.5-дюймовый твердотельный накопитель PCIe стандартного формата была очень хороша, но рыночная тенденция и предпочтения пользователей показали, что в конечном итоге формат M.2 был намного более прибыльным, несмотря на его недостатки. относительно U.2.

NVM Express — спецификация на протоколы доступа к твердотельным накопителям (SSD), подключённым по шине PCI Express. «NVM» в названии спецификации обозначает энергонезависимую память, в качестве которой в SSD повсеместно используется флеш-память типа NAND.

PCI-e как диск SSD
PCI-e как переходник для разъемов M.2 (как на фото выше)
собственно разъем M.2 на материнской плате
разъем U.2 на материнской плате

NVMe (Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification) — логический интерфейс, намного более быстрый чем SATA (фактически замена SATA) и специально разработанный для доступа к твердотельным накопителям через разъемы M.2 (для бытовых ПК) и U.2 (в основном для серверов)

ВАЖНО. NVMe изначально не работает в Windows 7!

SSD представляет собой просто плату с микросхемами, которая втыкается в разъем на материнской плате и прижимается винтиком с другой стороны.

Каждый разъем U.2 может использовать четыре линии PCI-E 3.0, то есть максимальная скорость передачи может достигать 4 ГБ/с.

Сила линий PCI-E не давала покоя производителям накопителей, однако количество PCI-E слотов на материнских платах (серверных и десктопных) конечно, и занимать все слоты, что есть в 1U корпусе только накопителями просто преступно. Форм-фактор U.2 не занимает слоты расширения, а устанавливается на место обычных накопителей.
Все накопители U.2 поддерживают горячую замену, что также крайне сложно осуществить с PCI-E диском.

Конечно, существуют варианты переходников с разъемов PCI-E

Разъемы M.2, U.2 и интерфейс NVMe

И какая разница — M.2 или U.2?

Напомню, что SATA (самый обычный и привычный) имеет максимальную пропускную способность — 6 ГБ/с. С учетом всяких погрешностей и передачи служебных данных — остается около 550-560 МБ/с, а это и есть предел по скорости для современных потребительских накопителей. Поскольку SATA не использует линии PCI-E скорость работы существенно ниже, чем у NVMe.

Сравнение скоростей интерфейса NVMe (в зависимости от версии PCI-E) и SATA2/SATA3

Интерфейс	Максимальная теоретическая скорость	Максимальная реальная пропускная способность (оценка)
SATA 2	3 Гбит/с (375 Мбайт/с)	300 Мбайт/с
PCI-e 2.0 x1	4 Гбит/с (500 Мбайт/с)	400 Мбайт/с
SATA 3	6 Гбит/с (750 Мбайт/с)	600 Мбайт/с
PCI-e 2.0 x2	8 Гбит/с (1 Гбайт/с)	800 Мбайт/с
PCI-e 2.0 x4	16 Гбит/с (2 Гбайт/с)	1,6 Гбайт/с
PCI-e 2.0 x8	32 Гбит/с (4 Гбайт/с)	3,2 Гбайт/с
PCI-e 3.0 x4	32 Гбит/с (4 Гбайт/с)	3,2 Гбайт/с

Вот, например китайский адаптер, который поддерживает всё: x2, x4, x8 и x16

Да, старые БИОС не умеют загружаться с PCI-E, но это можно обойти. Есть такая полезная вещь, как эмулятор EFI, устанавливается на флешку.

Вы можете сохранить ссылку на эту страницу себе на компьютер в виде htm файла

Читайте также: