현대 NVMe 폼팩터 스탠다드: EDSFF

NVMe SSD가 지원하는 폼팩터는 근래엔 2.5인치 U.2랑 M.2가 대표적이다. 전자는 주로 서버급에서, 후자는 주로 개인 데스크톱에서들 많이 쓴다. 이에 더불어서 요즘은 EDSFF(E1, E3)라고 불리는 새로운 폼팩터가 등장하고 있다. 본 포스팅에선 이걸 잠깐 다뤄보려고 함.

기존 폼팩터: 2.5인치 U.2, M.2

2.5인치 U.2

• 특징: 2.5인치, 3.5인치 폼팩터는 기존 HDD에서 쓰는 규격인데, 이거에 compatiblity를 맞추려고 한 폼팩터라고 보면 된다. 이를 통해서 기존 서버에서 어렵지 않게 HDD를 SSD로 대체할 수 있게 된다.
  • 초기에는 주로 SATA 인터페이스만 지원했으나, 2010년대 중후반부턴 NVMe도 지원한다.
• 제약: 2.5인치 U.2 SSD는 전력 효율도 떨어지고, 스토리지 밀도와 냉각 효율성에 한계가 있다고 한다.
  • 발열 관리가 어려운 이유: 기본적으로 크고 두꺼워서 그렇다. Airflow가 원활히 흐르지 못하게 하는 느낌.

M.2

• 특징: M.2 폼팩터는 더 작은 크기로 더 높은 성능을 제공하기 위해 개발되었고, NVMe 전용이다 (NVMe와 SATA 둘 다 지원함). 크기가 작다는 것에서 알 수 있듯, 초기 도입 목적은 개인 PC 시장을 노린 것이다.
• 제약: M.2 SSD는 크기가 작아 서버급에서 고밀도 스토리지 구성을 위한 확장성에 한계가 있음. 또한, 발열 관리가 어렵고 고전력 제품에는 적합하지 않음.
  • 발열 관리가 어려운 이유: M.2는 단면이 메인보드에 평행하게 찰싹 붙다보니 Airflow가 이를 제대로 타겟하기 어렵다고 함.

새로운 폼팩터: EDSFF (E1, E3)

EDSFF(Enterprise and Data Center Standard Form Factor)는 서버 및 데이터센터 환경을 위해 설계된 새로운 SSD 폼팩터 표준으로, 주로 NVMe를 사용하며, PCIe Gen5, 6의 x4, x8, x16과 같은 다양한 대역폭 옵션을 지원한다.

• 개발 배경: EDSFF는 2016년경부터 1U 서버에 고밀도의 스토리지를 제공하기 위한 목적으로 개발됨.
  • (좀만 더 풀어 설명하자면,) 1U 서버가 현대 컴퓨팅 인프라에서 차지하는 다양한 역할 (고성능 컴퓨트 노드부터 고성능 스토리지 또는 고용량 스토리지까지, 뭐 왠만한 역할을 다 충실하게 할 수 있음)을 고려했을 때 1U에서의 저장장치 활용성/사용성은 매우매우 중요함.
    • 1U의 물리적 높이 1.75인치 (약 5센치 좀 안댐)를 고려했을 때, 결국 M.2처럼 얇은 저장장치를 꽂으면 좋을 것임 (참고로 EDSFF의 핵심은 E1임, 아무래도).
    • 근데, M.2는 위에 써놓은 것처럼, 원래는 메인보드에 찰싹 붙는 형태라 발열 관리도 어렵고 배선 관계 고려 시 많이 붙일수도 없음.
    • 그러면, M.2처럼 얇고 조그맣게 꽂을 수 있되, 보드에 직교하게 세울 수 있게 하면 어떨까? 라는 고민이 이어졌고, 그러한 목적의 끝으로 나온게 이 EDSFF라고 보면 될거 같음. 물론 이 이유가 전부는 아니지만.

E1과 E3 폼팩터

• E1 폼팩터:

  • E1.L: E1.L은 길이가 약 30cm로, 더 많은 낸드를 담을 수 있다. 주로 PCIe x8 lane 지원함 (위 그림).
    • 높은 밀도의 스토리지를 1U 서버에 탑재하기에 적합!
  • E1.S: E1.S는 길이가 약 11cm로, 더 작은 크기에 다양한 냉각 옵션을 제공 -> 주로 x4 레인까지 지원하지만, 스펙에선 x16까지도 가능하다고 함.

• E3 폼팩터:

  • 특징: E3은 기존 2.5인치 SSD와 유사한 크기와 부피를 가지고 있어 2U 서버에 쉽게 통합하고자 등장함. 2U다 보니 가속기 등이랑 같이 쓰일 때의 시나리오를 타겟함.
    • 마찬가지로 S와 L 길이 옵션이 있고, 요즘 많이들 쓰고 있음.

• EDSFF는 SFF-TA-1002 규격을 사용해 드라이브의 PCB가 직접 리셉터클에 연결되는 구조로 신호 무결성을 개선했다고 함. 이는 특히 PCIe Gen5 이상의 고속 데이터 전송에서 중요한 포인트라고 함.

왜 EDSFF ?

내 생각엔 결국엔 다음과 같은 문장으로 요약할 수 있다.

EDSFF는 PCIe 기반 NVMe SSD의 고성능과 고밀도를 데이터센터 환경, 특히나 1U 서버에서 최적으로 활용하기 위해 기존 2U에 최적이던 폼팩터의 물리적 및 구조적 한계를 극복하고, 스토리지 밀도, 냉각 효율성, 전력 관리 측면에서 최적화된 새로운 표준을 제공하는 폼팩터로 등장한 것이다.

즉, M.2의 장점을 서버용으로 확장하되, 열 관리를 신경쓴거라고 보면 될듯?

요즘 NAS 중에는 이 유튜브 영상에서 리뷰한 QNAP의 신제품처럼 E.1S SSD만 꽂을 수 있는 All Flash NAS도 등장하고 있다.

아마 현시점에서 일반 소비자 시장에서 EDSFF를 접할 수 있는 몇 안되는 예시가 바로 이런 NAS 제품일거 같은데, NAS 특성상 대용량 스토리지가 필요한 경우가 많다보니 자연스럽게 엔터프라이즈급 SSD, 그중에서도 최신 EDSFF 규격의 SSD에 대한 수요도 경우에 따라선 존재할 것이다.

이렇게 쏘옥 꽂을 수 있다 ㅎ

참고로 QNAP에서는 위 사진처럼 내부에 M.2를 꽂을 수 있도록 설계된 E.1S 사이즈의 변환기도 판매한다. 상기 NAS와도 호환된다고 하며, 이 경우 일반적인 M.2를 기반으로도 NAS 구성이 가능하다.

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본 글에 담긴 Claim격의 서술은 모두 제 개인의 의견일 뿐이며 아무런 대표성을 가지지 않습니다.