Brian recentemente organizou um podcast com Jason Adrian, copresidente do projeto de armazenamento OCP e líder de hardware do Azure, onde discutiram o futuro das soluções de armazenamento. O principal tópico de discussão foi o formato versátil E1.S. Com base em nossa conversa, se você não está animado com a promessa dessa tecnologia, provavelmente deveria estar.
Brian recentemente organizou um podcast com Jason Adrian, copresidente do projeto de armazenamento OCP e líder de hardware do Azure, onde discutiram o futuro das soluções de armazenamento. O principal tópico de discussão foi o formato versátil E1.S. Com base em nossa conversa, se você não está animado com a promessa dessa tecnologia, provavelmente deveria estar.
O que é E1.S?
O fator de forma E1.S (vagamente conhecido como “régua”) surgiu há alguns anos e era principalmente para dar aos hiperescaladores alguma flexibilidade em relação ao desempenho e densidade dentro de um fator de forma minúsculo (ligeiramente maior que uma unidade M.2). Agora, ela busca causar um impacto mais amplo nos mercados de computação e armazenamento.
No início, o E1.L (um fator de forma de “régua” muito maior) estava sendo usado. Embora apresentasse 10 TBs de capacidade, não se manteve bem na categoria de desempenho. As unidades M.2 estavam sendo aproveitadas para cargas de trabalho de desempenho, mas também têm limitações, principalmente quando se trata de térmicas e facilidade de manutenção. Os primeiros dias dos SSDs governantes também sofriam com muitos tamanhos físicos.
Embora o E1.L tenha um local para armazenamento de capacidade, ele será principalmente relegado a implantações de grande escala que precisam da densidade que a régua longa oferece. Para a maioria dos outros, incluindo a empresa, o E1.S será a combinação certa de capacidade e desempenho. De um modo geral, o E1.S está na liderança como o próximo fator de forma SSD que substituirá o U.2 no data center. Existem outros contendores, mas nenhum é avançado com tanto apoio generalizado quanto E1.S.
Os diferentes tamanhos de E1.S
Em 2019, havia muitos tamanhos diferentes do fator de forma E1.S, eles eram muito grandes (criando problemas imobiliários para servidores em nuvem) ou incapazes de atingir o desempenho máximo devido aos enormes requisitos de dissipador de calor. O objetivo do E1.S é que ele dure mais de uma geração.
O que acabou acontecendo foi um plano de muitos hiperescaladores para padronizar a régua curta em um tamanho de 15 mm (a mesma altura z de U.2), para que os OEMs pudessem facilmente pegar e se beneficiar também. Essa padronização também torna muito mais fácil para os fornecedores de SSD. Em vez de criar e oferecer suporte a várias soluções de régua curta, eles agora podem se concentrar em apenas um fator de forma, fora de nuvens específicas que podem solicitar volume suficiente para garantir tamanhos adicionais.
Os benefícios de tamanho do E1.S são críticos. Atualmente, você só pode encaixar 10 unidades U.2 em um chassi de servidor 1U, sem usar midplanes ou outros esforços heróicos. Com o E1.S, os projetistas de servidores podem acomodar 24 unidades montadas na frente em um sistema 1U, que podem ser trocadas a quente com IDs leves, recursos empresariais que tanto o OEM quanto a hiperescala desejam. Em última análise, o E1.S permite um servidor 1U muito mais denso com um perfil de desempenho incrível.
Embora a especificação E1.S apresente cinco opções de tamanhos diferentes, todas usam o mesmo comprimento de PCB e conector. Isso significa que a compatibilidade não é um problema. A única diferença entre as versões é o tamanho do dissipador de calor, que lhes permite produzir diferentes níveis de desempenho. Por exemplo, para organizações que desejam apenas uma unidade de inicialização de alta capacidade ou um SSD para uso geral, o E1.S apresenta duas versões sem caixa que podem ser embutidas na placa-mãe. A única desvantagem é que eles não são facilmente plugáveis a quente e não podem ser usados para alto desempenho, a menos que você conecte um dissipador de calor.
Um exemplo do design de 25 mm versus a E15.S de 1 mm
As outras três especificações (9.5 mm, 15 mm e 25 mm) destinam-se aos casos de uso mais exigentes e de alto desempenho. A de 9.5 mm, destinada a um servidor de serviço frontal ou sistema de armazenamento, é a solução de densidade mais alta das três; embora as temperaturas comecem a subir bastante uma vez à medida que a intensidade da carga de trabalho aumenta.
Para evitar possíveis estrangulamentos, as variantes de 15 ou 25 mm são a melhor solução nesses casos. E, claro, 15 mm assume a liderança do ponto de vista do design porque é um servidor de altura z com o qual os fornecedores (e clientes) se sentem confortáveis.
Por que o E1.S/L ainda não foi adotado?
O fator de forma E1 não é uma nova tecnologia. Mesmo que tenha existido nos últimos anos (A Supermicro lançou alguns sistemas com suporte para o fator de forma), ainda não foi amplamente adotado. Por que é isso?
Para E1.L, isso se resume principalmente à necessidade. Não há muitas pessoas que desejam comprar cerca de vinte SSDs de 16 a 32 TB e colocá-los em um único sistema. Embora isso seja certamente necessário no espaço da hiperescala, a grande maioria das organizações no setor empresarial não usa algo dessa escala, portanto, não há necessidade de criar uma demanda. E1.L é uma solução centrada em hiperescala. Vimos uma falta de adoção semelhante, mesmo com SSDs U.2, os SKUs de 30 TB simplesmente não estavam sendo vendidos para empresas.
Hoje, o espaço OEM tem uma variedade de tamanhos de sistemas diferentes; 1U, 2U, 4U, lâminas e muito mais. Portanto, terá que haver muito incentivo para mudar para um fator de forma totalmente novo. Por exemplo, a incompatibilidade de slots significa que as empresas precisarão de adaptadores para movimentá-los, o que não é uma maneira eficaz de executar um servidor - tanto do lado do custo quanto do gerenciamento. Por exemplo, Dell tentei fazer SSDs de 1.8 ″ uma coisa, que nunca decolou. No entanto, à medida que as organizações em nuvem começam a trazer mais volume de unidades de fator de forma E1.S (que consistirão em Modelos de 16 TB e superiores em um futuro próximo), os OEMs provavelmente terão mais motivação para começar a adotar amplamente a nova tecnologia de acionamento.
Dell, HPE e outros estão começando a contribuir para essa adoção, que ajuda a unificar, em vez de fragmentar, o mercado. Não se surpreenda ao ver configurações de sistema que realmente fazem sentido para as empresas, o que pode ajudá-las a olhar além do U.2.
Felizmente, o backplane voltado para a frente é o único componente principal que precisa ser desenvolvido, pois muito no back-end permanecerá o mesmo, embora um pouco mais de energia possa ser necessário. Há também uma grande oportunidade de design para os principais OEMs que estão aguardando a atualização de um PCIe Gen5 antes de mudar para E1.S. Projetos de servidores futuros podem reduzir a necessidade de cabeamento, as conexões SSD podem ser diretas à placa, portanto, o projeto do servidor pode ser bastante simplificado.
Não há necessidade de esperar, porém, criadores de sistemas mais dinâmicos como o Viking já estão fazendo isso. Na imagem abaixo, você pode ver uma renderização do servidor NVMe E1.S sem a tampa. Os SSDs neste caso se conectam a um plano de unidade, que se apresenta aos servidores gêmeos na parte traseira. Este design é altamente elegante, não há um único cabo no sistema.
E1.S vs M.2
Existem três diferenças importantes entre os dois fatores de forma: recursos de proteção térmica, capacidade e facilidade de uso. Enquanto M.2 pode ser usado em data centers de hiperescala, certamente não é o tipo de configuração mais eficaz. Adaptadores, dissipadores de calor e materiais de interface térmica são todos necessários para manter as temperaturas baixas o suficiente para que possam atingir o desempenho desejado.
Com SSDs Gen3 M.2, você provavelmente precisa de um cartão da operadora para manter as unidades M.2 refrigeradas; no entanto, é gerenciável sem eles em determinadas cargas de trabalho. Mas com o Gen4 e o eventual surgimento do Gen5, a potência do drive aumenta significativamente (de 8W até 15-20W), o que significa que você não pode simplesmente empilhar verticalmente os drives M.2 próximos uns dos outros. Definitivamente, você precisa conectar algum tipo de dissipador de calor em cada unidade, tornando o espaço do servidor um problema.
O E1.S, por outro lado, possui um dissipador de calor embutido e um material de interface térmica, portanto nenhuma intervenção extra é necessária para manter o desempenho desejado. Isso significa que não é necessário limitar o desempenho para manter as temperaturas baixas, o que é extremamente importante, pois as organizações desejam aproveitar ao máximo o desempenho potencial. A tecnologia agora está disponível para aproveitar completamente Gen4 (CPUs, portas de rede), e o fator de forma E1.S de 15 mm é capaz de lidar com isso.
Há também uma grande diferença no gerenciamento da unidade. Substituir cartões de operadora em seu servidor (ou uma unidade M.2 embutida na própria placa), geralmente é um processo longo e irritante. Geralmente não há manutenção online, o que significa que o tempo de inatividade não pode ser evitado.
Primeiro, você precisa desligar o sistema e removê-lo completamente do rack do servidor. Em seguida, você deve retirar a placa da parte traseira, remover o dissipador de calor da unidade M.2, montar o novo SSD (incluindo o material de interface térmica e o dissipador de calor), colocá-lo de volta no slot e ligar o servidor. Você está essencialmente fazendo uma instalação inteira do sistema para simplesmente trocar uma única unidade M.2. Para o espaço de hiperescala, eles querem que toda a manutenção seja feita de forma eficiente e online. As empresas certamente também podem se beneficiar disso.
O fator de forma E1.S simplifica: como eles são montados na parte frontal do sistema, é tão fácil quanto uma simples troca de unidade. Você pode até ter uma inicialização frontal ou uma unidade de cache (que antes ficava escondida dentro do sistema) para manter virtualmente tudo funcionando.
De uma perspectiva de custo, as empresas podem economizar muito tempo e dinheiro. Quanto maior for o seu ambiente de servidor, mais você provavelmente se beneficiará do E1.S devido às melhorias de densidade.
Um dos recursos mais sutis do E1.S são os LEDs verde/âmbar embutidos no SSD, algo que faltava em alguns outros fatores de forma. Ele também possui um local de montagem para instalar um mecanismo de trava, embora as próprias travas precisem ser adicionadas pelo consumidor. Curiosamente, a Samsung propôs uma opção de código aberto para uma trava sem ferramentas para armazenamento OCP no ano passado.
Em última análise, o E1.S permitirá compilações de servidores mais interessantes. Por exemplo, temos um sistema Supermicro no laboratório StorageReview que consiste em módulos half-blade que acomodam apenas três slots de unidades: uma unidade de inicialização SATA e SSDs NVMe duplos. Isso é bom para o tipo de carga de trabalho a que se destina; no entanto, com o E1.S, o sistema poderia caber facilmente de seis a oito dessas unidades neste minúsculo servidor blade em comparação com a construção atual de três unidades. Isso tem o potencial de mudar drasticamente o que você pode fazer do ponto de vista do armazenamento.
Então, M.2 está morto?
Um dos maiores tópicos discutidos foi se o conector M.2 sairá ou não dos novos sistemas. Jason acredita que, no que diz respeito ao OEM e à empresa, certamente o fará. E, mais cedo do que você imagina, a adoção ampla pode demorar apenas 18 meses.
Durante a discussão de Brian e Jason, o PCIe Gen5 foi mencionado como o ponto de inflexão com fatores de forma E1 e E3 para OEM e data centers. Também será interessante ver se isso acontecerá no espaço do cliente e no mercado de estação de trabalho/desktop de ponta, embora seja um pouco mais complicado para esses mercados, então provavelmente levará um pouco mais de tempo para adotar totalmente o novo formato. fator.
Conclusão
Já se passaram quase dois anos desde que a OCP ratificou o fator de forma de 15 mm e já existem 8 fornecedores diferentes construindo unidades com essa especificação. Isso significa que você verá mais servidores de alta densidade e sistemas de armazenamento que definirão novos padrões na densidade de IOPS com um grande foco na capacidade de manutenção. Mais especificamente, Jason diz que a variante de 15 mm do fator de forma E1.S permitirá alguns números de desempenho incríveis com seus recursos de 25 W+ ao usar os próximos SSDs PCIe Gen 5. Simplificando, estamos apenas a mais uma geração de servidores desta nova tecnologia. Agora é a hora de começar a levar a sério o planejamento da implementação do E1.S em seu data center.
Publicação de Jason no LinkedIn
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