U.2-ssd: super-ssd voor servers en workstations

SATA-ssd’s zijn wel snel, maar vaak niet snel genoeg. PCIe-ssd’s zijn sneller, maar bieden dan weer niet genoeg opslagruimte. Er is een alternatief: ssd’s met een U.2-aansluiting. Die zijn voor servers en eventueel ook voor workstations interessant.

Niet veel pc-gebruikers zullen van U.2-ssd’s gehoord hebben. Ze zitten in een 2,5-inch behuizing en hebben een SFF-8639-aansluiting. Er zijn maar weinig moederborden voor desktop-pc’s die een bijbehorende connector bieden.

U.2-ssd’s hebben doorgaans een inbouwhoogte van 15 mm, in afwijking van andere ssd’s. De boven- of onderkant is uitgevoerd als koellichaam. Ze zijn geschikt voor hotpluggen en kunnen dus tijdens het gebruik verwisseld worden. Tot nu toe worden ze vooral voor servers gebruikt, maar in bepaalde situaties kunnen ze ook handig zijn voor in een workstation of zelfs bij een desktop-pc.

De gangbare M.2-sdd’s en de zeldzamere U.2-ssd’s zijn qua techniek vergelijkbaar. Ze benutten beide tot vier snelle PCIe-3.0-lanes en het voor snelle ssd’s ontwikkelde NVMe-protocol. De voordelen van U.2-sdd’s zitten in de eenvoudige bevestigingsmethode, maar vooral in de betere warmteafvoer door de aanzienlijk grotere behuizing. Dat biedt meer ruimte voor goede continue prestaties. Bovendien biedt de behuizing eenvoudigweg ook meer ruimte voor flashchips. Terwijl bij M.2-sdd’s de capaciteit op dit moment ophoudt bij zo’n 4 TB, zijn er nu al U.2-sdd’s met 11 TB verkrijgbaar.

Als je veel snelle opslagruimte nodig heeft, kom je er niet met M.2-sdd’s en PCIe-uitbreidingskaarten. Er zijn wel PCIe-ssd’s van 8 TB, maar als je 20 of 30 TB of nog meer opslagruimte nodig hebt, zijn er niet genoeg slots of PCIe-lanes meer op het moederbord. Bovendien moet je het systeem uitschakelen als een (defecte) ssd vervangen moet worden.

Daarom worden server-ssd’s vaak in zogeheten backplanes geplugd en via een hostadapter aangesloten die zorgt voor het beheer van de ssd’s. Een vergelijkbare constructie als bij SAS-schijven, maar dan veel sneller. Een andere voordeel is dat de hostadapter slechts een enkel PCIe-slot in beslag neemt. De betere hostadapters kunnen meer dan vier U.2-ssd’s benutten met elk vier PCIe-lanes, doordat ze met de afzonderlijke ssd’s communiceren via een PCIe-switch. Sommige zijn ook nog voorzien van aansluitingen voor SAS-schijven, zodat harde schijven en ssd’s in de backplane gecombineerd kunnen worden.

M.2-slots zijn op bijna elk modern moederbord beschikbaar, U.2-aansluitingen zie je echter zelden. Bij workstations is de situatie iets beter. De Celsius M770n van Fujitsu biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om U.2-schijven aan te sluiten.

Als het moederbord over een leeg M.2-slot beschikt, is aansluiten van een U.2-drive eenvoudig. Er zijn M.2-naar-U.2-adapters verkrijgbaar vanaf circa 45 euro, in uitvoeringen met een staande of een liggende connector. Bij de test hebben we de adapters 62721 en 63339 van Delock gebruikt. Die sluizen alleen de datalijnen van het M.2-slot door, ze hebben geen verdere elektronica.

Als het moederbord geen U.2-connector heeft, kun je dat oplossen met een M.2-naar-U.2-adapter of een eenvoudige PCIe-uitbreidingskaart.

Als er geen M.2-slot meer beschikbaar is, voldoet een eenvoudige PCIe-uitbreidingskaart zoals de Delock 89458 van circa 75 euro. Ook die verbindt alleen de PCIe-lanes door naar de U.2-connector.

Als je meerdere U.2-schijven wilt plaatsen, heb je een speciale hostadapter nodig. Die zijn er bijvoorbeeld van Supermicro in de vorm van de AOC-SLG3-2E4R en AOC-SLG3-4E4R. Het gaat daarbij om een versie voor twee of vier ssd’s. Supermicro levert die niet aan de detailhandel, maar sommige shops verkopen ze toch voor prijzen van rond de 110 respectievelijk 130 euro. In alle gevallen verloopt het aansluiten via een connector met de aanduiding SFF-8643, ook wel bekend als mini-SAS. Die is oorspronkelijk voor SAS 12G ontwikkeld, maar stuurt ook PCIe-signalen door.

Om een ssd aan te sluiten, heb je dan een kabel nodig waarvan één uiteinde een SFF-8643-stekker heeft en het uiteinde bij de ssd een standaard SFF-8639-stekker. Omdat de adapter geen stroom levert, moet je voor de stroomtoevoer een losse SATA-voedingskabel aansluiten. Dat wordt bij meer dan een enkele ssd al snel een flinke kluwen kabels. Bovendien zijn die kabels met circa 80 euro (Delock 84819) nogal prijzig.

Kabels voor het verbinden van moederbord en ssd: links tweemaal SFF-8643 voor een verbinding met een backplane, rechts met een enkele SFF-8639-stekker voor verbinding met de ssd.

Een nette inbouw krijg je met een U.2-backplane als de Icy Dock MB699VP-B van circa 250 euro. Anders dan je misschien verwacht bij een backplane, moet de MB699VP-B aan de voorzijde van een behuizing worden ingebouwd in een vrije 5,25″-bay. Er passen vier U.2-sdd’s in, die je ook tijdens het gebruik kun vervangen. Twee ventilatoren met een regelbaar toerental zorgen voor koeling, met een geluidsniveau dat varieert van enigszins draaglijk (1 sone) tot vervelend (3,1 sone, steeds gemeten op 50 cm afstand). Per twee ssd’s moet een SATA-voedingskabel worden aangesloten. Per ssd is voor het aansluiten een kabel nodig met aan beide uiteinden een SFF- 8643-stekker. Een geschikte kabel zoals een Delock 83386 kost circa 40 euro.

Heb je meer dan een enkele U.2-sdd nodig, dan is het inbouwen van een U.2-backplane de moeite waard. Je kunt ss’d dan bovendien vervangen met ingeschakeld systeem.

Het aantal U.2-sdd’s met een flink grote capaciteit is erg overzichtelijk, de meeste zijn bestemd voor servers en erg duur. Intel heeft echter enkele jaren geleden al de SSD 750 geïntroduceerd (c’t 1-2/2016, p.101), die zeker geschikt is voor workstations of zelfs game-pc’s. Een korte test van recente server-ssd’s volgt verderop.

U.2-ssd’s zijn nog erg duur, maar wel zeer krachtig. Je betaalt echter duidelijk meer voor dergelijke ssd’s dan voor ssd’s met een SATA- of M.2-aansluiting, en dat geldt ook voor de adapters, kabels en eventueel een backplane.

Voor een kantoor-pc zijn U.2-sdd’s veel te veel van het goede, maar in een workstation waar met grote hoeveelheden data wordt gewerkt, kan het gebruik ervan zeker zinvol zijn. Dat kan bijvoorbeeld zijn bij videobewerking of CAD-werkzaamheden waarbij met grote bestanden gewerkt moet worden.

Intel DC P4510

We hebben twee Intel-ssd’s getest uit de Datacenter-serie DC P4510: een van 2 TB en een van 8 TB. Voor een desktop zijn dergelijke ssd’s niet alleen veel te duur, ook de prestaties zijn daarvoor overkill. Snelle PCIe-ssd’s als de Samsung 970 Pro komen bij sequentiële gegevensoverdracht maar tot ongeveer half zo hoge snelheden, maar je merkt op allerlei andere punten dat de Intel-ssd’s voor servers ontworpen zijn.

De 2TB-ssd haalde bijvoorbeeld meer dan 640.000 IOPS bij het lezen met random-access van 4K-blokken en 256 gelijktijdige requests. Bij het schrijven behaalde het 8TB-model maar liefst 600.000 IOPS. Dergelijke waarden hebben we bij ssd’s nog zelden gezien en bij de benchmark werd onze Core i7-6700k-cpu voor 100 procent belast. De ssd’s kunnen die prestaties door het grote oppervlak voor warmteafgifte ook langere tijd volhouden, na 10 minuten continue belasting was de temperatuur pas 60 °C. Deze ssd’s mogen bovendien dagelijks met 2 respectievelijk 8 TB worden beschreven (1 DWPD, Drive Write Per Day). En dat vijf jaar lang. De duurdere desktop-ssd’s bieden ook vijf jaar garantie, maar de endurance daarvan ligt eerder zo rond enkele tientallen GB per dag.

Plaats je twee of meer van deze ssd’s in een systeem en combineer je ze via het schijfbeheer als RAID 0, dan wordt het werken met grote hoeveelheden data nog meer versneld. We kwamen met deze twee ssd’s dan tot een leessnelheid van 6,7 GB/s en een schrijfsnelheid van 4,2 GB/s.

Intel DC P4510