Brian nedávno moderoval podcast s Jasonem Adrianem , spolupředsedou projektu úložišť OCP a vedoucím hardwaru ve společnosti Azure, kde diskutovali o budoucnosti úložných řešení. Hlavním tématem diskuse byl všestranný formát E1.S. Na základě naší konverzace, pokud nejste nadšeni z příslibu této technologie, pravděpodobně byste měli být.
Co je E1.S?
Formát E1.S (volně známý jako „ruler“) se objevil před několika lety a jeho hlavním cílem bylo poskytnout hyper-scalerům určitou flexibilitu, pokud jde o výkon a hustotu v rámci malého formátu (o něco většího než disk M.2). Nyní se snaží dosáhnout širšího dopadu na trhy s výpočetní technikou a úložišti.
Zpočátku se používal E1.L (mnohem větší formát „ruler“). Přestože disponoval kapacitou desítek TB, v kategorii výkonu se příliš neobešel. Disky M.2 se sice využívaly pro výkonné úlohy, ale i ty mají svá omezení, zejména pokud jde o teplotu a údržbu. Počátky SSD disků typu ruler také trpěly příliš velkým množstvím fyzických velikostí.
Ačkoliv E1.L bude mít místo pro úložnou kapacitu, bude většinou odsouzen k použití ve velmi rozsáhlých nasazeních, která vyžadují hustotu, kterou nabízí dlouhá libra. Pro většinu ostatních, včetně podniků, bude E1.S tou správnou kombinací kapacity a výkonu. Obecně řečeno, E1.S je v čele jako další SSD formátový faktor, který nahradí U.2 v datových centrech. Existují i další uchazeči, ale žádný z nich není pokročilý s tak širokou podporou jako E1.S.
Různé velikosti E1.S
V roce 2019 existovalo mnoho různých velikostí desky E1.S. Buď byly příliš velké (což způsobovalo problémy s prostorem pro cloudové servery), nebo kvůli masivním požadavkům na chladič nebyly schopny dosáhnout špičkového výkonu. Účelem desky E1.S je, aby vydržela déle než jednu generaci.
Nakonec se uskutečnil plán mnoha hyperscalerů standardizovat krátká pravítka na velikost 15 mm (stejná výška Z jako u U.2), aby se z toho mohli snadno dostat i výrobci originálního vybavení (OEM). Tato standardizace také značně usnadňuje práci dodavatelům SSD disků. Místo vytváření a podpory několika řešení s krátkými pravítky se nyní mohou omezit pouze na jeden tvarový faktor, mimo specifické cloudy, které si mohou objednat dostatečný objem, aby vyžadovaly další velikosti.
Výhody velikosti E1.S jsou zásadní. V současné době se do 1U serverového šasi vejde pouze 10 disků U.2, bez nutnosti použití midplane nebo jiných heroických snah. S E1.S mohou návrháři serverů do 1U systému vejít 24 disků montovaných vpředu, které jsou všechny hot-swappable s light ID, což jsou podnikové funkce, které vyžadují jak výrobci OEM, tak hyperscale. E1.S v konečném důsledku umožňuje mnohem hustší 1U server s úžasným výkonnostním profilem.
Ačkoli specifikace E1.S nabízí pět různých velikostí, všechny používají stejnou délku desky plošných spojů a konektor. To znamená, že kompatibilita není problém. Jediný rozdíl mezi verzemi je velikost chladiče, která jim umožňuje dosahovat různých úrovní výkonu. Například pro organizace, které chtějí pouze vysokokapacitní bootovací disk nebo SSD pro všeobecné použití, nabízí E1.S dvě verze bez pouzdra, které lze zabudovat do základní desky. Jedinou nevýhodou je, že nejsou snadno hot-plugovatelné a nelze je použít pro vysoký výkon bez připojení chladiče.
Příklad 25mm provedení vs. 15mm E1.S
Další tři specifikace (9.5 mm, 15 mm a 25 mm) jsou určeny pro náročnější a výkonnější případy použití. 9.5mm, která je určena pro server nebo úložný systém s předním servisem, je řešením s nejvyšší hustotou ze všech tří; i když teploty začnou s rostoucí intenzitou pracovní zátěže poměrně stoupat.
Aby se předešlo potenciálnímu omezení výkonu, jsou v těchto případech nejlepším řešením varianty o velikosti 15 nebo 25 mm. A samozřejmě, 15mm velikost je z hlediska designu na prvním místě, protože to je výška serveru s osou Z, se kterou jsou dodavatelé (a zákazníci) spokojeni.
Proč ještě nebyla přijata norma E1.S/L?
Formát E1 není nová technologie. Přestože existuje již několik let ( Supermicro vydalo několik systémů s podporou tohoto formátu), stále se široce nerozšířilo. Proč?
U E1.L se to týká hlavně potřeby. Není mnoho lidí, kteří by chtěli koupit dvacet nebo tak nějak 16-32TB SSD disků a umístit je do jednoho systému. I když je to v oblasti hyperscale jistě potřeba, drtivá většina organizací v podnikovém sektoru pro něco takového rozsahu nemá využití, takže není nutné vytvářet poptávku. E1.L je řešení zaměřené na hyperscale. Podobný nedostatek přijetí jsme zaznamenali i u SSD disků U.2, 30TB SKU se v podnikovém sektoru prostě neprodávaly.
Dnes nabízí OEM systémy různé velikosti; 1U, 2U, 4U, blade a další. Bude tedy nutné mít velké pobídky k přechodu na zcela nový formát. Například nekompatibilita slotů znamená, že podniky budou potřebovat adaptéry k jejich přesouvání, což není efektivní způsob, jak provozovat server – a to jak z hlediska nákladů, tak i správy. Například společnost Dell se pokusila o výrobu 1.8″ SSD disků, což se nikdy neujalo. Nicméně s tím, jak cloudové organizace začnou přinášet větší objem disků ve formátu E1.S (který bude v blízké budoucnosti zahrnovat modely s kapacitou 16 TB a vyšší ), budou mít OEM pravděpodobně větší motivaci začít tuto novou technologii disků široce zavádět.
Dell, HPE a další začínají k tomuto přijetí přispívat, což pomáhá sjednotit trh, nikoli ho fragmentovat. Nebuďte překvapeni, když uvidíte systémové konfigurace, které podnikům skutečně dávají smysl a které by jim mohly pomoci přehlédnout pouhý U.2.
Naštěstí je přední zadní deska jedinou primární součástí, kterou je třeba vyvinout, protože mnoho v backendu zůstane stejné, i když může být potřeba trochu více energie. Existuje také velká designová příležitost pro velké výrobce OEM, kteří čekají na aktualizaci PCIe Gen5, než přejdou na E1.S. Budoucí designy serverů mohou zmírnit potřebu kabeláže, připojení SSD může být přímo k základní desce, takže design serveru lze výrazně zjednodušit.
Není ale třeba čekat, dynamičtější tvůrci systémů, jako je Viking, to již dělají. Na obrázku níže můžete vidět render jejich serveru NVMe E1.S s otevřeným víkem. SSD disky se v tomto případě připojují k rovině disku, která je propojena s dvojitými servery v zadní části. Tento design je velmi elegantní, v systému není žádný jediný kabel.
E1.S vs. M.2
Mezi těmito dvěma provedeními existují tři důležité rozdíly: tepelná ochrana, kapacita a snadné použití. I když lze M.2 použít v hyperscale datových centrech, rozhodně se nejedná o nejefektivnější typ konfigurace. Pro udržení dostatečně nízkých teplot, aby bylo možné dosáhnout požadovaného výkonu, jsou nutné adaptéry, chladiče a tepelné izolační materiály.
U SSD disků Gen3 M.2 budete pravděpodobně potřebovat nosičovou kartu , která udrží disky M.2 v chladu; při určitých pracovních zátěžích se to však obejde i bez ní. S Gen4 a případným příchodem Gen5 se však příkon disků výrazně zvyšuje (z 8 W až na 15–20 W), což znamená, že disky M.2 nemůžete jen tak vertikálně stohovat blízko sebe. Na každý disk je rozhodně nutné připevnit nějaký typ chladiče, což představuje problém s prostorem na serveru.
E1.S má na druhou stranu vestavěný chladič a tepelně izolační materiál, takže k udržení požadovaného výkonu není nutný žádný další zásah. To znamená, že není nutné snižovat výkon, aby se udržely nízké teploty, což je nesmírně důležité, protože organizace chtějí plně využít potenciální výkon. Technologie je nyní k dispozici pro plné využití 4. generace (CPU, síťové porty) a 15mm provedení E1.S si s tím poradí.
Obrovský rozdíl je také ve správě disků. Výměna nosičových karet v serveru (nebo disku M.2 integrovaného přímo na základní desce) je často zdlouhavý a otravný proces. Obvykle neexistuje možnost online servisu, což znamená, že se nelze vyhnout prostojům.
Nejprve musíte systém vypnout a zcela jej vyjmout ze serverového racku. Poté musíte vytáhnout kartu ze zadní strany, vyjmout chladič z disku M.2, sestavit nový SSD disk (včetně tepelně izolačního materiálu a chladiče), vložit jej zpět do slotu a zapnout server. V podstatě provádíte kompletní instalaci systému, abyste jednoduše vyměnili jeden disk M.2. V hyperscale prostoru je potřeba, aby veškerá údržba probíhala efektivně a online. Z toho mohou jistě těžit i podniky.
Díky provedení E1.S je to jednoduché: protože jsou namontovány na přední straně systému, je výměna disku stejně snadná jako jednoduchá. Můžete dokonce mít bootovací nebo mezipaměťový disk směřující dopředu (který byl dříve schovaný uvnitř systému), abyste udrželi prakticky vše provozuschopné i za provozu.
Z hlediska nákladů mohou firmy ušetřit spoustu času a peněz. Čím větší je vaše serverové prostředí, tím více budete pravděpodobně těžit z E1.S díky výraznému zlepšení hustoty.
Jednou z propracovanějších vlastností E1.S jsou zelené/žluté LED diody zabudované v SSD disku, což u některých jiných provedení chybělo. Disk má také místo pro montáž západkového mechanismu, ačkoli samotné západky bude muset přidat uživatel. Zajímavé je, že Samsung loni navrhl open-source variantu pro západku OCP Storage bez použití nástrojů.
E1.S nakonec umožní zajímavější sestavy serverů. Například v laboratoři StorageReview máme systém Supermicro, který se skládá z modulů typu half-blade, které obsahují pouze tři sloty pro disky: bootovací disk SATA a dva NVMe SSD disky. To je v pořádku pro typ pracovní zátěže, pro kterou je určen; s E1.S by se však do tohoto malého serverového blade snadno vešlo šest až osm těchto disků ve srovnání se současnou sestavou se třemi disky. To má potenciál dramaticky změnit to, co můžete dělat z hlediska úložiště.
Takže, je M.2 mrtvý?
Jedním z větších diskutovaných témat bylo, zda konektor M.2 zmizí z nových systémů. Jason se domnívá, že pokud jde o výrobce OEM a podniky, určitě ano. A dříve, než by se mohlo zdát, k jeho širokému přijetí může dojít už za 18 měsíců.
Během diskuse Briana a Jasona byla PCIe Gen5 zmíněna jako inflexní bod s form faktory E1 i E3 pro OEM a datová centra. Bude také zajímavé sledovat, zda se to stane i v klientském prostoru a na trhu pracovních stanic/špičkových stolních počítačů, i když u těchto trhů je to trochu složitější, takže plné přijetí nového form faktoru bude pravděpodobně trvat o něco déle.
Závěr
Jsou to téměř dva roky, co OCP schválila 15mm form factor a již existuje 8 různých dodavatelů, kteří vyrábějí disky podle této specifikace. To znamená, že uvidíte více serverů a úložných systémů s vysokou hustotou, které nastaví nové laťky v hustotě IOPS s velkým zaměřením na údržbu. Jason konkrétněji říká, že 15mm varianta form factoru E1.S umožní dosáhnout neuvěřitelných výkonových čísel s kapacitou přes 25 W při použití nadcházejících SSD disků PCIe Gen 5. Jednoduše řečeno, od této nové technologie nás dělí už jen jedna generace serverů. Nyní je čas začít se vážně zabývat plánováním implementace E1.S ve vašem datovém centru.
Amazon