Brian war kürzlich Gastgeber einer Podcast mit Jason Adrian, Co-Vorsitzender des OCP-Speicherprojekts und Hardware-Leiter bei Azure, wo sie über die Zukunft von Speicherlösungen diskutierten. Das Hauptthema der Diskussion war der vielseitige E1.S-Formfaktor. Basierend auf unserem Gespräch: Wenn Sie von dem Versprechen dieser Technologie nicht begeistert sind, sollten Sie es wahrscheinlich sein.
Brian war kürzlich Gastgeber einer Podcast mit Jason Adrian, Co-Vorsitzender des OCP-Speicherprojekts und Hardware-Leiter bei Azure, wo sie über die Zukunft von Speicherlösungen diskutierten. Das Hauptthema der Diskussion war der vielseitige E1.S-Formfaktor. Basierend auf unserem Gespräch: Wenn Sie von dem Versprechen dieser Technologie nicht begeistert sind, sollten Sie es wahrscheinlich sein.
Was ist E1.S?
Der E1.S-Formfaktor (auch „Ruler“ genannt) kam vor einigen Jahren auf den Markt und sollte vor allem Hyperscalern eine gewisse Flexibilität hinsichtlich Leistung und Dichte in einem winzigen Formfaktor (etwas größer als ein M.2-Laufwerk) bieten. Jetzt strebt das Unternehmen eine breitere Wirkung auf den Computer- und Speichermärkten an.
Zu Beginn wurde der E1.L (ein viel größerer „Lineal“-Formfaktor) verwendet. Obwohl es über eine Kapazität von mehreren zehn TB verfügte, konnte es in der Leistungskategorie nicht gut mithalten. M.10-Laufwerke wurden für Leistungsaufgaben eingesetzt, weisen jedoch auch Einschränkungen auf, vor allem wenn es um Thermik und Wartungsfreundlichkeit geht. Auch die Anfänge der Lineal-SSDs litten unter zu vielen physischen Größen.
Während E1.L über einen Platz für die Kapazitätsspeicherung verfügen wird, wird dieser größtenteils auf sehr große Einsätze beschränkt sein, die die Dichte benötigen, die das lange Lineal bietet. Für die meisten anderen, einschließlich Unternehmen, ist E1.S die richtige Mischung aus Kapazität und Leistung. Generell liegt E1.S an der Spitze als nächster SSD-Formfaktor, der U.2 im Rechenzentrum ersetzen wird. Es gibt noch andere Konkurrenten, aber keines hat eine so breite Unterstützung wie E1.S.
Die verschiedenen Größen von E1.S
Im Jahr 2019 gab es viele verschiedene Größen des E1.S-Formfaktors, sie waren entweder zu groß (was zu Platzproblemen für Cloud-Server führte) oder konnten aufgrund des enormen Kühlkörperbedarfs nicht die Spitzenleistung erreichen. Der Zweck des E1.S besteht darin, dass er mehr als eine Generation überdauert.
Was letztendlich durchgesetzt wurde, war der Plan vieler Hyperscaler, das kurze Lineal auf eine Größe von 15 mm zu standardisieren (die gleiche Z-Höhe wie U.2), damit auch die OEMs problemlos darauf zugreifen und davon profitieren können. Diese Standardisierung macht es auch den SSD-Anbietern deutlich einfacher. Anstatt mehrere Kurzlineallösungen zu erstellen und zu unterstützen, können sie sich jetzt auf nur einen Formfaktor festlegen, außerhalb bestimmter Clouds, die möglicherweise genug Volumen bestellen, um zusätzliche Größen zu rechtfertigen.
Die Größenvorteile von E1.S sind entscheidend. Derzeit können Sie wirklich nur 10 U.2-Laufwerke in ein 1U-Servergehäuse einbauen, ohne auf Midplanes oder andere große Anstrengungen zurückgreifen zu müssen. Mit dem E1.S können Serverdesigner 24 an der Vorderseite montierte Laufwerke in ein 1U-System einbauen, die alle im laufenden Betrieb austauschbar sind und über Light-IDs verfügen – Unternehmensfunktionen, die sowohl OEMs als auch Hyperscaler wünschen. Letztendlich ermöglicht E1.S einen viel dichteren 1U-Server mit einem erstaunlichen Leistungsprofil.
Obwohl die E1.S-Spezifikation fünf verschiedene Größenoptionen bietet, verwenden sie alle die gleiche Leiterplattenlänge und den gleichen Stecker. Dies bedeutet, dass die Kompatibilität kein Problem darstellt. Der einzige Unterschied zwischen den Versionen besteht in der Größe des Kühlkörpers, wodurch sie unterschiedliche Leistungsniveaus liefern können. Für Unternehmen, die beispielsweise nur ein Bootlaufwerk mit hoher Kapazität oder eine SSD für den allgemeinen Gebrauch benötigen, bietet das E1.S zwei Versionen ohne Gehäuse, die in das Motherboard integriert werden können. Der einzige Nachteil besteht darin, dass sie nicht einfach Hot-Plug-fähig sind und nur dann für hohe Leistung verwendet werden können, wenn Sie einen Kühlkörper anbringen.
Ein Beispiel für das 25-mm-Design im Vergleich zum 15-mm-E1.S
Die anderen drei Spezifikationen (9.5 mm, 15 mm und 25 mm) sind für anspruchsvollere und leistungsstärkere Anwendungsfälle gedacht. Die 9.5-mm-Lösung, die für einen Front-Service-Server oder ein Speichersystem gedacht ist, ist die Lösung mit der höchsten Dichte der drei; Allerdings werden die Temperaturen mit zunehmender Arbeitsbelastung einmal ziemlich stark ansteigen.
Um eine mögliche Drosselung zu vermeiden, sind in diesen Fällen 15- oder 25-mm-Varianten die beste Lösung. Und natürlich ist 15 mm vom Designstandpunkt aus führend, da Serveranbieter (und Kunden) mit dieser Z-Höhe zufrieden sind.
Warum wurde E1.S/L noch nicht eingeführt?
Der E1-Formfaktor ist keine neue Technologie. Auch wenn es das schon seit ein paar Jahren gibt (Supermicro hat einige Systeme veröffentlicht mit Unterstützung für den Formfaktor), wurde es immer noch nicht weit verbreitet. Warum ist das?
Bei E1.L kommt es vor allem auf den Bedarf an. Es gibt nicht viele Leute, die etwa zwanzig SSDs mit 16 bis 32 TB kaufen und in ein einziges System integrieren möchten. Während dies im Hyperscale-Bereich sicherlich erforderlich ist, haben die meisten Organisationen im Unternehmenssektor keine Verwendung für etwas dieser Größenordnung, sodass keine Notwendigkeit besteht, eine Nachfrage zu schaffen. E1.L ist eine Hyperscale-zentrierte Lösung. Selbst bei U.2-SSDs konnten wir einen ähnlichen Mangel an Akzeptanz feststellen, die 30-TB-SKUs verkauften sich bei Unternehmen einfach nicht.
Heutzutage gibt es im OEM-Bereich eine Reihe unterschiedlicher Systemgrößen; 1U, 2U, 4U, Blades und mehr. Daher muss es einen großen Anreiz geben, auf einen völlig neuen Formfaktor umzusteigen. Beispielsweise bedeutet die Inkompatibilität von Steckplätzen, dass Unternehmen Adapter benötigen, um sie zu verschieben. Dies ist weder aus Kosten- noch aus Verwaltungsgründen eine effektive Möglichkeit, einen Server zu betreiben. Zum Beispiel Dell habe versucht, 1.8-Zoll-SSDs herzustellen, was nie losging. Da Cloud-Organisationen jedoch damit beginnen, mehr Laufwerke im E1.S-Formfaktor einzuführen (bestehend aus 16-TB-Modelle und höher in naher Zukunft), werden OEMs wahrscheinlich mehr Motivation haben, mit der breiten Einführung der neuen Antriebstechnologie zu beginnen.
Dell, HPE und andere beginnen, zu dieser Einführung beizutragen, die dazu beiträgt, den Markt zu vereinheitlichen statt zu fragmentieren. Seien Sie nicht überrascht, Systemkonfigurationen zu sehen, die für Unternehmen wirklich sinnvoll sind und ihnen dabei helfen könnten, über U.2 hinauszublicken.
Zum Glück ist die nach vorne gerichtete Backplane die einzige Hauptkomponente, die entwickelt werden muss, da vieles im Backend gleich bleibt, auch wenn möglicherweise etwas mehr Leistung erforderlich ist. Es gibt auch eine große Designchance für große OEMs, die auf die Aktualisierung einer PCIe Gen5 warten, bevor sie auf E1.S umsteigen. Zukünftige Serverdesigns können den Verkabelungsbedarf verringern, SSD-Verbindungen können direkt an die Platine erfolgen, sodass das Serverdesign erheblich vereinfacht werden kann.
Es besteht jedoch kein Grund zu warten, dynamischere Systementwickler wie Viking tun dies bereits. Im Bild unten sehen Sie eine Darstellung ihres NVMe E1.S-Servers mit abgenommenem Deckel. Die SSDs sind in diesem Fall mit einer Laufwerksebene verbunden, die den Zwillingsservern auf der Rückseite dient. Dieses Design ist sehr elegant, es gibt überhaupt kein einziges Kabel im System.
E1.S vs. M.2
Es gibt drei wichtige Unterschiede zwischen den beiden Formfaktoren: Wärmeschutzfähigkeiten, Kapazität und Benutzerfreundlichkeit. Während M.2 können. Für den Einsatz in Hyperscale-Rechenzentren ist dies sicherlich nicht die effektivste Konfigurationsart. Adapter, Kühlkörper und Wärmeschnittstellenmaterialien sind alle erforderlich, um die Temperaturen niedrig genug zu halten, damit sie die gewünschte Leistung erreichen können.
Bei Gen3-M.2-SSDs benötigen Sie wahrscheinlich eine Trägerkarte um M.2-Laufwerke kühl zu halten; Bei bestimmten Arbeitslasten ist es jedoch ohne sie zu bewältigen. Aber mit Gen4 und dem späteren Aufkommen von Gen5 steigt die Wattleistung der Laufwerke erheblich (von 8 W auf 15–20 W), was bedeutet, dass Sie M.2-Laufwerke nicht einfach vertikal dicht aneinander stapeln können. Sie müssen auf jeden Fall an jedem Laufwerk eine Art Kühlkörper anbringen, was den Platzbedarf des Servers zu einem Problem macht.
E1.S hingegen verfügt über einen integrierten Kühlkörper und ein thermisches Schnittstellenmaterial, sodass kein zusätzlicher Eingriff erforderlich ist, um die gewünschte Leistung aufrechtzuerhalten. Dies bedeutet, dass die Leistung nicht gedrosselt werden muss, um die Temperaturen niedrig zu halten, was äußerst wichtig ist, da Unternehmen die potenzielle Leistung voll ausschöpfen möchten. Die Technologie ist jetzt verfügbar, um Gen4 (CPUs, Netzwerkanschlüsse) vollständig zu nutzen, und der E1.S 15-mm-Formfaktor ist in der Lage, damit umzugehen.
Es gibt auch einen großen Unterschied in der Laufwerksverwaltung. Der Austausch von Trägerkarten in Ihrem Server (oder eines auf der Platine selbst eingebetteten M.2-Laufwerks) ist oft ein langer und lästiger Prozess. Im Allgemeinen besteht keine Online-Wartbarkeit, sodass Ausfallzeiten nicht vermieden werden können.
Zunächst müssen Sie das System herunterfahren und vollständig aus dem Server-Rack entfernen. Anschließend müssen Sie die Karte von der Rückseite herausziehen, den Kühlkörper vom M.2-Laufwerk entfernen, die neue SSD (einschließlich Wärmeleitmaterial und Kühlkörper) zusammenbauen, sie wieder in den Steckplatz einsetzen und den Server einschalten. Sie führen im Wesentlichen eine komplette Systeminstallation durch, um einfach ein einzelnes M.2-Laufwerk auszutauschen. Für den Hyperscale-Bereich möchten sie, dass die gesamte Wartung effizient und online durchgeführt wird. Davon können sicherlich auch Unternehmen profitieren.
Der E1.S-Formfaktor macht es einfach: Da sie an der Vorderseite des Systems montiert werden, ist es so einfach wie ein einfacher Laufwerkswechsel. Sie können sogar ein nach vorne gerichtetes Boot- oder Caching-Laufwerk verwenden (die zuvor im System versteckt waren), um praktisch alles im laufenden Betrieb betriebsbereit zu halten.
Aus Kostensicht können Unternehmen viel Zeit und Geld sparen. Je größer Ihre Serverumgebung ist, desto mehr werden Sie wahrscheinlich aufgrund der reinen Dichteverbesserungen von E1.S profitieren.
Eines der nuancierteren Merkmale des E1.S sind die in die SSD integrierten grün/gelben LEDs, die bei einigen anderen Formfaktoren fehlten. Es verfügt außerdem über einen Montageort für die Installation eines Verriegelungsmechanismus, die Verriegelungen selbst müssen jedoch vom Verbraucher hinzugefügt werden. Interessanterweise hat Samsung letztes Jahr eine Open-Source-Option für eine werkzeuglose Verriegelung des OCP-Speichers vorgeschlagen.
Letztendlich wird E1.S interessantere Server-Builds ermöglichen. Beispielsweise haben wir im StorageReview-Labor ein Supermicro-System, das aus Halb-Blade-Modulen besteht, die nur drei Laufwerkssteckplätze beherbergen: ein SATA-Boot-Laufwerk und zwei NVMe-SSDs. Dies ist für die Art der Arbeitsbelastung, für die es gedacht ist, in Ordnung. Mit E1.S könnte das System jedoch problemlos sechs bis acht dieser Laufwerke in diesem winzigen Server-Blade unterbringen, verglichen mit dem aktuellen Aufbau mit drei Laufwerken. Dies hat das Potenzial, Ihre Möglichkeiten im Hinblick auf die Speicherung dramatisch zu verändern.
Ist M.2 also tot?
Eines der größeren Diskussionsthemen war die Frage, ob der M.2-Anschluss bei neuen Systemen verschwinden wird oder nicht. Jason glaubt, dass dies für OEMs und Unternehmen mit Sicherheit der Fall sein wird. Und schneller als Sie vielleicht denken, ist die breite Einführung möglicherweise nur noch 18 Monate entfernt.
Während der Diskussion von Brian und Jason wurde PCIe Gen5 als Wendepunkt mit den Formfaktoren E1 und E3 für OEM und Rechenzentren erwähnt. Es wird auch interessant sein zu sehen, ob dies auch im Client-Bereich und im Workstation-/High-End-Desktop-Markt der Fall sein wird, obwohl es für diese Märkte etwas komplizierter ist und es wahrscheinlich etwas länger dauern wird, bis die neue Form vollständig übernommen ist Faktor.
Fazit
Es ist fast zwei Jahre her, dass OCP den 15-mm-Formfaktor ratifiziert hat, und es gibt bereits acht verschiedene Anbieter, die Laufwerke nach dieser Spezifikation herstellen. Das bedeutet, dass Sie mehr Server und Speichersysteme mit hoher Dichte sehen werden, die bei der IOPS-Dichte neue Maßstäbe setzen und einen großen Fokus auf die Wartungsfreundlichkeit legen. Genauer gesagt, sagt Jason, dass die 8-mm-Variante des E15.S-Formfaktors mit ihren 1W+-Fähigkeiten bei Verwendung der kommenden PCIe-SSDs der 25. Generation unglaubliche Leistungswerte ermöglichen wird. Kurz gesagt: Wir sind nur noch eine Servergeneration von dieser neuen Technologie entfernt. Jetzt ist es an der Zeit, ernsthaft mit der Planung der Implementierung von E5.S in Ihrem Rechenzentrum zu beginnen.
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