当前固态存储的状态

旋转硬碟和风扇是潜在故障的两大主要来源，尽管系统本身是可靠的。更换传统的旋转硬碟将使整体系统的可靠性提升一个档次。固态硬碟不仅更可靠，通常在最终的读写性能以及存取延迟方面也更快，这使得系统更加灵敏。固态硬碟的选择繁多，我们将快速浏览那些仍然存在的介面和形状因素，以及那些已经消失的。

定义
我们将主要关注 SSD。我们将快速讨论 eMMC/DOM/CF/其他简单的基于闪存的驱动器和卡，因为它们不包括先进的驱动控制器，这会妨碍板载 NAND 闪存的性能和寿命。它们是主要设计用于嵌入式使用的小型磁碟，用于保存操作系统映像。读取性能从一般到缓慢不等，但主要问题是较慢的写入速度和降低的写入耐久性。建议在高度以读取为重点的工作负载的应用中使用。

介面规范及其之前的发展
我们之前更详细地看过这些连接器。如果你有兴趣，请点击这里 <link:https://www.aewin.com/application/internal-data-connectors/>
我们不会在这里详细说明，但有三种更受欢迎的介面用于将 SSD 连接到主机系统，它们是：SATA、SAS 和 PCIe。SATA 和 SAS 在存储方面有着悠久的歷史。PCIe 直接附加存储是一个最近的事物，经过了一些试验和错误才达到目前的状态。尽管 NVMe 与基于 PCIe 的 SSD 同义，但在此之前还有其他一些从未流行起来的技术。基于 AHCI 的 PCIe 磁碟在 NVMe 之前就已经推出。AHCI 是一种为旧式旋转磁碟设计的逻辑介面，无法利用 SSD 提供的额外速度。NVMe 通过从零开始定义一个标准，旨在利用 PCIe 的可扩展性以及 NAND 闪存驱动器及其控制器不断提高的速度，拯救了我们免于不够充分的 AHCI 标准。NVMe 是一种逻辑介面，可以以多种形式存在。

形状因素

注意：用于基于PCIe的SSD的接口类型
红色 = 过时的格式

mSATA
mSATA 是一种迷你化的 SATA 硬碟，因此得名：micro-SATA。由于其较小的佔地面积，它是一种流行的嵌入式使用格式。它使用 PCIe mini 连接器和形状因素，但在电气上使用普遍的 SATA 接口，使其能够在各种平台中使用。

M.2
M.2 是当今人们普遍认为的固态硬碟。它有许多标准长度，如 22110、2280、2242、2230 和 2224。它可以平行安装在主机板上，以便进行较低高度的安装，或者在较短的硬碟情况下垂直安装在主机板上。平行安装确实会佔用 PCB 上宝贵的空间，而垂直安装则有较小的佔地面积需求。其权衡是较小的硬碟通常在这种安装中具有较低的密度。较长的硬碟可以垂直安装，但不太稳固，可能需要额外的机械辅助装置来将其固定在系统上。

M.2 的一个缺点是与热相关。大多数 M.2 是以裸 PCB + 晶片的形式提供，没有冷却解决方案。没有冷却的情况下，在 IOPS 密集的工作负载中，更容易达到热极限。在处理时，没有任何防护措施来避免接触裸 PCB 或元件，这使其在物理力量或静电放电方面可能更脆弱。另一方面，这使其成为一种宽度为 22 毫米的紧凑解决方案，可以轻松挤入许多地方。一些系统也可能使用 PCIe x2 通道连接到 M.2，这限制了 M.2 的最终带宽。如果您需要 M.2 的完整带宽，这是一个应该特别关注的领域。

图片来源于英特尔

U.2
U.2 是一种 2.5 吋硬碟形状因子，具有 PCIe x4 连接。它可以配置为 1x PCIe x4，或在特殊的双埠硬碟中，配置为 2x PCIe x2 连接，以增加数据连接的冗余性。它有 7mm、9mm 和 15mm 的厚度可供选择，通常高性能硬碟为 15mm。这一直是以数据中心为重点的 SSD 标准。主机插槽与 2.5 吋 SATA 和 SAS 硬碟兼容，并通过同一端口提供数据和电源。

Intel Ruler
Intel Ruler 是一个稍微复杂的主题，所以我们今天只会简单介绍一下。Intel Ruler 的正式名称是 EDSFF，企业与数据中心存储形状因子。它旨在取代 M.2 形状因子，针对 M.2 的弱点进行改进。EDSFF 有长型变体，允许更多 NAND 晶片在板上，从而大幅增加容量。另一方面，还有 E1.s 短型形状因子，体积小，但也与主板平行安装，并且边缘朝向主板。这样可以实现最高的密度和较小的佔用空间在主板上。这也允许在高密度配置中将形状因子前置安装，仅受可用 PCIe 通道数量的限制。它还借鉴了三星 NF1 的设计，通过增加驱动器的宽度来提高 NAND 密度。

• E1
  • PCIe x4 连接
  • 设计用于1U伺服器
  • Short E1.s format
  • Long E1.l format
• E3
  • PCIe x16 连接
  • 设计用于2U+伺服器
  • Short E3.s format
  • Long E3.l format

PCIe HHHL
PCIe 扩充卡形状可能是性能最高的固态硬碟。它可以提供 PCIe x8 和 x16 连接主机，增加带宽。这些硬碟中使用的控制器类别通常性能更高，以支持更高的带宽。硬碟的形状也允许更大的散热器，以保持硬碟在最佳性能模式下运行而不会降级。这种性能的另一面是它需要如此多的 PCIe 连接，限制了可以添加的硬碟数量。在典型的伺服器类应用中，插槽的数量也有限，通常更适合用于其他硬体，例如 100GbE NIC 或加速器。只有在非常专门的情况下，例如需要 IOPS 的大型数据库，这些才有意义，而这些 IOPS 是无法通过其他类型的硬体实现的。

图片来源于英特尔

荣誉提名：

Samsung NGSFF/NF1（“M.3”）
我们如果不谈论 NF1 就会失职。NF1 有一些值得注意的有趣特徵，例如双端口能力 NF1，为硬体故障提供额外的韧性，类似于双端口 U.2。它检查了 M.2 的瓶颈（宽度），并扩展了宽度以允许更高密度的 NAND 模组安装在板上。它还使用相同的 M-key M.2 连接器，让硬体供应商可以少存一个项目……然而，麻烦就从这里开始。NF1 在使用相同连接器的情况下与 M.2 电气不兼容。更糟的是，由于引脚定义的不同，可能会将一些数据引脚短路到接地。M.3 引脚定义考虑不周，幸运的是三星已经与英特尔的 EDSFF 联手，以避免这个标准可能造成的所有潜在麻烦。

SATAe
SATAe（SATA express），不要与 eSATA（外部 SATA）混淆，是在 SATA 3.2 规范中引入的一个令人困惑的品牌标准，使用 2 个并排的 SATA 连接器来传输 PCIe 信号。这是一种形状因素，旨在利用 SATA 连接器，同时允许在主机端向后兼容，以支持 2 个 SATA 驱动器。这是一个庞大且笨重的连接器，业界对于它从未流行起来感到欣慰。