Brian ha recentemente ospitato un podcast con Jason Adrian, copresidente del progetto di storage OCP e responsabile dell'hardware di Azure, dove hanno discusso del futuro delle soluzioni di storage. L'argomento principale di discussione è stato il versatile fattore di forma E1.S. In base alla nostra conversazione, se non sei entusiasta delle promesse di questa tecnologia, probabilmente dovresti esserlo.
Brian ha recentemente ospitato un podcast con Jason Adrian, copresidente del progetto di storage OCP e responsabile dell'hardware di Azure, dove hanno discusso del futuro delle soluzioni di storage. L'argomento principale di discussione è stato il versatile fattore di forma E1.S. In base alla nostra conversazione, se non sei entusiasta delle promesse di questa tecnologia, probabilmente dovresti esserlo.
Cos'è E1.S?
Il fattore di forma E1.S (vagamente noto come "righello") è uscito alcuni anni fa e serviva principalmente a fornire agli hyper scaler una certa flessibilità in termini di prestazioni e densità all'interno di un fattore di forma minuscolo (leggermente più grande di un'unità M.2). Ora sta cercando di avere un impatto più ampio sui mercati dell’elaborazione e dello storage.
All'inizio veniva utilizzato l'E1.L (un fattore di forma "righello" molto più grande). Anche se presentava decine di TB di capacità, non reggeva bene nella categoria delle prestazioni. Le unità M.10 vengono sfruttate per carichi di lavoro prestazionali, ma presentano anche dei limiti, soprattutto per quanto riguarda la temperatura e la manutenibilità. Anche i primi tempi degli SSD sovrani soffrivano di troppe dimensioni fisiche.
Anche se E1.L avrà spazio per la capacità di stoccaggio, sarà per lo più relegato a implementazioni su larga scala che necessitano della densità offerta dal lungo sovrano. Per la maggior parte degli altri, inclusa l'azienda, E1.S rappresenterà la giusta combinazione di capacità e prestazioni. In generale, E1.S è in testa come prossimo fattore di forma SSD che sostituirà U.2 nel data center. Ci sono altri contendenti, ma nessuno è avanzato con un supporto tanto diffuso quanto E1.S.
Le diverse dimensioni di E1.S
Nel 2019, c'erano molte dimensioni diverse del fattore di forma E1.S, erano troppo grandi (creando problemi di spazio per i server cloud) o incapaci di raggiungere le massime prestazioni a causa degli enormi requisiti del dissipatore di calore. Lo scopo dell'E1.S è che duri più di una generazione.
Ciò che alla fine è venuto fuori è stato il piano di molti hyperscaler di standardizzare il righello corto su una dimensione di 15 mm (la stessa altezza z dell'U.2), in modo che anche gli OEM potessero facilmente riprenderlo e trarne vantaggio. Questa standardizzazione rende tutto molto più semplice anche per i fornitori di SSD. Invece di creare e supportare diverse soluzioni a righello corto, ora possono concentrarsi su un solo fattore di forma, al di fuori di cloud specifici che potrebbero ordinare un volume sufficiente per garantire dimensioni aggiuntive.
I vantaggi dimensionali di E1.S sono fondamentali. Attualmente è possibile inserire solo 10 unità U.2 in uno chassis di server 1U, senza ricorrere a piani intermedi o altri sforzi eroici. Con E1.S, i progettisti di server possono inserire 24 unità montate frontalmente in un sistema 1U, tutte sostituibili a caldo con ID leggeri, funzionalità aziendali richieste sia dagli OEM che dall'hyperscale. In definitiva, E1.S consente un server 1U molto più denso con un profilo prestazionale straordinario.
Sebbene la specifica E1.S presenti cinque diverse opzioni di dimensioni, tutte utilizzano la stessa lunghezza PCB e lo stesso connettore. Ciò significa che la compatibilità non è un problema. L'unica differenza tra le versioni è la dimensione del dissipatore di calore, che consente loro di fornire diversi livelli di prestazioni. Ad esempio, per le organizzazioni che desiderano solo un'unità di avvio ad alta capacità o un SSD per uso generale, l'E1.S dispone di due versioni senza case che possono essere integrate nella scheda madre. L'unico svantaggio è che non sono facilmente collegabili a caldo e non possono essere utilizzati per prestazioni elevate a meno che non si colleghi un dissipatore di calore.
Un esempio del design da 25 mm rispetto all'E15.S da 1 mm
Le altre tre specifiche (9.5 mm, 15 mm e 25 mm) sono pensate per i casi d'uso più esigenti e ad alte prestazioni. Il 9.5 mm, destinato a un server di servizio frontale o a un sistema di storage, è la soluzione a densità più elevata delle tre; anche se le temperature inizieranno a salire abbastanza in alto con l'aumentare dell'intensità del carico di lavoro.
Per evitare possibili strozzature, in questi casi la soluzione migliore è rappresentata dalle varianti da 15 o 25 mm. E, naturalmente, il 15 mm è in testa dal punto di vista della progettazione perché è un server con altezza z con cui i fornitori (e i clienti) si sentono a proprio agio.
Perché E1.S/L non è stato ancora adottato?
Il fattore di forma E1 non è una nuova tecnologia. Anche se è in circolazione da alcuni anni (Supermicro ha rilasciato alcuni sistemi con supporto per il fattore di forma), non è ancora stato ampiamente adottato. Perchè è questo?
Per E1.L, ciò dipende principalmente dalla necessità. Non sono molte le persone che desiderano acquistare una ventina di SSD da 16-32 TB e inserirli in un unico sistema. Sebbene ciò sia certamente necessario nello spazio su vasta scala, la stragrande maggioranza delle organizzazioni nel settore aziendale non utilizza qualcosa di questa scala, quindi non c’è proprio bisogno di creare una domanda. E1.L è una soluzione incentrata su iperscala. Abbiamo riscontrato una simile mancanza di adozione anche con gli SSD U.2, gli SKU da 30 TB semplicemente non venivano venduti all'azienda.
Oggi, lo spazio OEM dispone di una gamma di sistemi di diverse dimensioni; 1U, 2U, 4U, blade e altro ancora. Quindi, ci dovranno essere molti incentivi per passare a un fattore di forma completamente nuovo. Ad esempio, l’incompatibilità degli slot significa che le aziende avranno bisogno di adattatori per spostarli, il che non è un modo efficace per gestire un server, sia dal punto di vista dei costi che da quello della gestione. Ad esempio, Dell ho provato a creare degli SSD da 1.8", che non è mai decollato. Tuttavia, man mano che le organizzazioni cloud iniziano a introdurre un volume maggiore di unità con fattore di forma E1.S (che consisteranno in Modelli da 16TB e superiori nel prossimo futuro), gli OEM saranno probabilmente più motivati ad iniziare ad adottare su larga scala la nuova tecnologia di azionamento.
Dell, HPE e altri stanno iniziando a contribuire a questa adozione, che aiuta a unificare, anziché frammentare, il mercato. Non sorprenderti nel vedere configurazioni di sistema che hanno davvero senso per le aziende, il che potrebbe aiutarle a guardare oltre il solo U.2.
Per fortuna, il backplane frontale è l'unico componente principale che deve essere sviluppato, poiché gran parte del backend rimarrà lo stesso, anche se potrebbe essere necessaria un po' più di potenza. C’è anche una grande opportunità di progettazione per i principali OEM che stanno aspettando l’aggiornamento di PCIe Gen5 prima di passare a E1.S. I futuri progetti dei server possono mitigare la necessità di cablaggio, le connessioni SSD possono essere dirette alla scheda, quindi la progettazione del server può essere notevolmente semplificata.
Non c’è bisogno di aspettare, però, i costruttori di sistemi più dinamici come Viking lo stanno già facendo. Nell'immagine seguente, puoi vedere un rendering del loro server NVMe E1.S senza il coperchio. Gli SSD in questo caso si collegano a un piano di unità, che si presenta ai server gemelli nella parte posteriore. Questo design è molto elegante, non c'è nemmeno un singolo cavo nel sistema.
E1.S contro M.2
Esistono tre differenze importanti tra i due fattori di forma: capacità di protezione termica, capacità e facilità d'uso. Mentre M.2 può essere utilizzata nei data center iperscalabili, non è certamente il tipo di configurazione più efficace. Adattatori, dissipatori di calore e materiali di interfaccia termica sono tutti necessari per mantenere le temperature sufficientemente basse da poter raggiungere le prestazioni desiderate.
Con gli SSD M.3 Gen2, probabilmente avrai bisogno di un carta dell'operatore per mantenere fresche le unità M.2; tuttavia, è gestibile senza di essi in determinati carichi di lavoro. Ma con la Gen4 e l’eventuale comparsa della Gen5, la potenza delle unità aumenta in modo significativo (da 8 W fino a 15-20 W), il che significa che non è possibile semplicemente impilare verticalmente le unità M.2 vicine tra loro. Sicuramente è necessario collegare un qualche tipo di dissipatore di calore su ciascuna unità, rendendo lo spazio del server un problema.
E1.S, d'altra parte, ha un dissipatore di calore e un materiale di interfaccia termica integrati, quindi non è necessario alcun intervento aggiuntivo per mantenere le prestazioni desiderate. Ciò significa che non è necessario limitarne le prestazioni per mantenere basse le temperature, il che è estremamente importante poiché le organizzazioni vogliono sfruttare appieno le prestazioni potenziali. La tecnologia è ora disponibile per sfruttare completamente la Gen4 (CPU, porte di rete) e il fattore di forma E1.S da 15 mm è in grado di gestirla.
C’è anche un’enorme differenza nella gestione dell’unità. Sostituire le schede dell'operatore nel tuo server (o un'unità M.2 incorporata nella scheda stessa), è spesso un processo lungo e fastidioso. Generalmente non è disponibile alcuna funzionalità online, il che significa che i tempi di inattività non possono essere evitati.
Per prima cosa è necessario spegnere il sistema e rimuoverlo completamente dal rack del server. È quindi necessario estrarre la scheda dal retro, rimuovere il dissipatore di calore dall'unità M.2, assemblare il nuovo SSD (compreso il materiale dell'interfaccia termica e il dissipatore di calore), inserirlo nuovamente nello slot e accendere il server. Stai essenzialmente eseguendo l'installazione dell'intero sistema per sostituire semplicemente una singola unità M.2. Per lo spazio iperscalabile, vogliono che tutta la manutenzione venga eseguita in modo efficiente e online. Anche le imprese possono sicuramente trarne vantaggio.
Il fattore di forma E1.S lo rende semplice: poiché sono montati nella parte anteriore del sistema, è facile come sostituire un'unità. Puoi anche avere un'unità di avvio o di memorizzazione nella cache frontale (che in precedenza era nascosta all'interno del sistema) per mantenere praticamente tutto caldo e riparabile.
Dal punto di vista dei costi, le aziende possono risparmiare molto tempo e denaro. Più grande è il tuo ambiente server, più probabilmente trarrai vantaggio da E1.S grazie ai notevoli miglioramenti della densità.
Una delle caratteristiche più sfumate dell'E1.S sono i LED verdi/ambra integrati nell'SSD, qualcosa che mancava in altri fattori di forma. Dispone inoltre di una posizione di montaggio per installare un meccanismo di bloccaggio, anche se i fermi stessi dovranno essere aggiunti dal consumatore. È interessante notare che l'anno scorso Samsung ha proposto un'opzione open source per un collegamento senza strumenti a OCP Storage.
In definitiva, E1.S consentirà build di server più interessanti. Ad esempio, nel laboratorio StorageReview abbiamo un sistema Supermicro costituito da moduli half-blade che ospitano solo tre slot per unità: un'unità di avvio SATA e due SSD NVMe. Questo va bene per il tipo di carichi di lavoro a cui è destinato; tuttavia, con E1.S, il sistema potrebbe facilmente ospitare da sei a otto di queste unità in questo minuscolo server blade rispetto all'attuale build a tre unità. Ciò ha il potenziale per cambiare radicalmente ciò che puoi fare dal punto di vista dello storage.
Allora M.2 è morto?
Uno degli argomenti più importanti discussi è stato se il connettore M.2 verrà eliminato o meno dai nuovi sistemi. Jason ritiene che, per quanto riguarda OEM e aziende, ciò accadrà sicuramente. E prima di quanto si possa pensare, l’adozione su larga scala potrebbe avvenire solo tra 18 mesi.
Durante la discussione tra Brian e Jason, PCIe Gen5 è stato menzionato come il punto di svolta con i fattori di forma E1 ed E3 per OEM e data center. Sarà anche interessante vedere se ciò accadrà anche nel mercato dello spazio client e delle workstation/desktop di fascia alta, anche se è un po' più complicato per questi mercati, quindi probabilmente ci vorrà un po' più di tempo per adottare completamente la nuova forma. fattore.
Conclusione
Sono passati quasi due anni da quando OCP ha ratificato il fattore di forma da 15 mm e ci sono già 8 diversi fornitori che costruiscono unità con questa specifica. Ciò significa che vedrete più server e sistemi di storage ad alta densità che stabiliranno nuovi standard nella densità IOPS con un'attenzione particolare alla manutenibilità. Più specificamente, Jason afferma che la variante da 15 mm del fattore di forma E1.S consentirà prestazioni incredibili con le sue capacità di 25 W+ quando si utilizzano i prossimi SSD PCIe Gen 5. In poche parole, manca solo un’altra generazione di server a questa nuova tecnologia. Ora è il momento di iniziare a pianificare seriamente l'implementazione di E1.S nel tuo data center.
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