Brian var nyligen värd för en podcast med Jason Adrian, medordförande för OCP-lagringsprojektet och hårdvaruledaren på Azure, där de diskuterade framtiden för lagringslösningar. Huvudämnet för diskussionen var den mångsidiga formfaktorn E1.S. Baserat på vår konversation, om du inte är exalterad över löftet om denna teknik, borde du förmodligen vara det.
Brian var nyligen värd för en podcast med Jason Adrian, medordförande för OCP-lagringsprojektet och hårdvaruledaren på Azure, där de diskuterade framtiden för lagringslösningar. Huvudämnet för diskussionen var den mångsidiga formfaktorn E1.S. Baserat på vår konversation, om du inte är exalterad över löftet om denna teknik, borde du förmodligen vara det.
Vad är E1.S?
Formfaktorn E1.S (löst känd som "linjal") kom ut för några år sedan och var främst för att ge hyperskalare lite flexibilitet vad gäller prestanda och densitet inuti en liten (något större än en M.2-enhet) formfaktor. Nu är det ute efter att göra en bredare inverkan på dator- och lagringsmarknaderna.
I början användes E1.L (en mycket större "linjal" formfaktor). Även om den innehöll 10-tals TB kapacitet, höll den inte bra i prestandakategorin. M.2-enheter utnyttjades för prestandaarbeten, men de har också begränsningar, mestadels när det gäller termik och servicevänlighet. De första dagarna av linjal SSD:er led också av för många fysiska storlekar.
Medan E1.L kommer att ha en plats för kapacitetslagring, kommer den mestadels att förpassas till mycket storskaliga utbyggnader som behöver den densitet som den långa linjalen erbjuder. För de flesta andra, inklusive företaget, kommer E1.S att vara den rätta blandningen av kapacitet och prestanda. Generellt sett ligger E1.S i täten som nästa SSD-formfaktor som kommer att ersätta U.2 i datacentret. Det finns andra utmanare, men ingen är avancerad med så stort stöd som E1.S.
De olika storlekarna av E1.S
Redan 2019 fanns det många olika storlekar av E1.S-formfaktorn, de var antingen för stora (skapade fastighetsproblem för molnservrar) eller kunde inte nå toppprestanda på grund av de massiva kylflänskraven. Syftet med E1.S är att den ska hålla mer än en generation.
Det som till slut kom igenom var en plan från många hyperscalers att standardisera den korta linjalen på en 15 mm storlek (samma z-höjd som U.2), så att OEM-tillverkare lätt kunde ta upp och dra nytta av det också. Denna standardisering gör det också mycket enklare för SSD-leverantörerna. Istället för att skapa och stödja flera korta linjallösningar kan de nu låsa sig på bara en formfaktor, utanför specifika moln som kan beställa tillräckligt med volym för att motivera ytterligare storlekar.
Storleksfördelarna med E1.S är avgörande. För närvarande kan du egentligen bara passa 10 U.2-enheter i ett 1U-serverchassi, utan att gå till mellanplan eller andra heroiska ansträngningar. Med E1.S kan serverdesigners passa 24 frontmonterade enheter i ett 1U-system, som alla är hot-swappable med lätta ID, företagsfunktioner som både OEM och hyperscale vill ha. I slutändan tillåter E1.S en mycket tätare 1U-server som har en fantastisk prestandaprofil.
Även om E1.S-specifikationen har fem olika storleksalternativ, använder de alla samma PCB-längd och kontakt. Det betyder att kompatibilitet inte är ett problem. Den enda skillnaden mellan versionerna är kylflänsens storlek, vilket gör att de kan mata ut olika prestandanivåer. Till exempel, för organisationer som bara vill ha en startenhet med hög kapacitet eller en SSD för allmänt bruk, har E1.S två versioner utan hölje som kan bäddas in på moderkortet. Den enda nackdelen är att de inte är lätta att plugga i, och kan inte användas för högpresterande om du inte ansluter en kylfläns.
Ett exempel på 25 mm-designen kontra 15 mm E1.S
De andra tre specifikationerna (9.5 mm, 15 mm och 25 mm) är avsedda för de mer krävande och högpresterande användningsfallen. 9.5 mm, som är avsedd för en frontserviceserver eller lagringssystem, är den högsta densitetslösningen av de tre; även om temperaturen kommer att börja stiga ganska högt när arbetsbelastningen ökar.
För att undvika potentiell strypning är 15- eller 25-mm-varianter den bästa lösningen i dessa fall. Och naturligtvis tar 15 mm ledningen ur designsynpunkt eftersom det är en z-höjd serverleverantörer (och kunder) är bekväma med.
Varför har inte E1.S/L antagits ännu?
Formfaktorn E1 är ingen ny teknik. Även om det har funnits de senaste åren (Supermicro släppte några system med stöd för formfaktorn) har den fortfarande inte antagits allmänt. Varför är detta?
För E1.L beror detta främst på behovet. Det finns inte många som funderar på att köpa ett tjugotal 16-32TB SSD:er och sätta dem i ett enda system. Även om detta verkligen behövs i det hyperskaliga utrymmet, har de allra flesta organisationer i företagssektorn inte användning för något av denna skala, så det finns inte riktigt behov av att skapa en efterfrågan. E1.L är en hyperskalecentrerad lösning. Vi såg en liknande brist på adoption även med U.2 SSD:er, 30TB SKU:erna sålde helt enkelt inte in i företaget.
Idag har OEM-utrymmet en rad olika systemstorlekar; 1U, 2U, 4U, blad och mer. Så det måste finnas många incitament för att gå in i en helt ny formfaktor. Till exempel betyder slotinkompatibilitet att företag kommer att behöva adaptrar för att flytta runt dem, vilket inte är ett effektivt sätt att köra en server – både från kostnads- och administrationssidan. Till exempel Dell försökte göra 1.8-tums SSD-enheter till en grej, som aldrig tog fart. Men när molnorganisationer börjar ta in fler volymer E1.S formfaktorenheter (som kommer att bestå av 16TB-modeller och högre inom en snar framtid), kommer OEM-tillverkare sannolikt att ha mer motivation att börja använda den nya drivtekniken.
Dell, HPE och andra börjar bidra till denna adoption, som hjälper till att förena, snarare än fragmentera, marknaden. Bli inte förvånad över att se systemkonfigurationer som verkligen är meningsfulla för företag, vilket kan hjälpa dem att se förbi bara U.2.
Tack och lov är det framåtvända bakplanet den enda primära komponenten som behöver utvecklas, eftersom mycket i backend kommer att förbli oförändrad, även om lite mer kraft kan behövas. Det finns också en stor designmöjlighet för stora OEM-tillverkare som väntar på att en PCIe Gen5 ska uppdateras innan de flyttar till E1.S. Framtida serverdesigner kan minska behovet av kablage, SSD-anslutningar kan vara direkt till kortet, så serverdesignen kan förenklas avsevärt.
Det finns dock ingen anledning att vänta, mer dynamiska systembyggare som Viking gör redan detta. På bilden nedan kan du se en rendering av deras NVMe E1.S-server med locket av. SSD:erna i det här fallet ansluter till ett drivplan, som presenteras för tvillingservrarna på baksidan. Denna design är mycket elegant, det finns inte en enda kabel i systemet alls.
E1.S vs M.2
Det finns tre viktiga skillnader mellan de två formfaktorerna: termisk skyddskapacitet, kapacitet och användarvänlighet. Medan M.2 Kan användas i hyperskala datacenter, är det verkligen inte den mest effektiva typen av konfiguration. Adaptrar, kylflänsar och termiska gränssnittsmaterial krävs alla för att hålla temperaturen tillräckligt låg så att de kan uppnå önskad prestanda.
Med Gen3 M.2 SSD:er behöver du förmodligen en transportkort för att hålla M.2-enheter svala; det går dock att hantera utan dem i vissa arbetsbelastningar. Men med Gen4 och den eventuella uppkomsten av Gen5 ökar driveffekten avsevärt (från 8W hela vägen till 15-20W), vilket innebär att du inte bara kan stapla M.2-enheter vertikalt nära varandra. Du måste definitivt ansluta någon typ av kylfläns på varje enhet, vilket gör serverfastigheter till ett problem.
E1.S har å andra sidan en inbyggd kylfläns och termiskt gränssnittsmaterial, så inga extra ingrepp behövs för att bibehålla önskad prestanda. Det betyder att den inte behöver strypas för prestanda för att hålla nere temperaturerna, vilket är extremt viktigt eftersom organisationer vill dra full nytta av potentiell prestanda. Tekniken är nu tillgänglig för att helt utnyttja Gen4 (CPU:er, nätverksportar), och E1.S 15 mm formfaktorn kan hantera det.
Det finns också en enorm skillnad i drivhantering. Att ersätta operatörskort i din server (eller en M.2-enhet inbäddad på själva kortet) är ofta en lång och irriterande process. Det finns i allmänhet ingen onlineservice, vilket innebär att driftstopp inte kan undvikas.
Först måste du stänga av systemet och helt ta bort det från serverracket. Du måste sedan dra ut kortet från baksidan, ta bort kylflänsen från M.2-enheten, sätta ihop den nya SSD-enheten (inklusive termiskt gränssnittsmaterial och kylflänsen), sätta tillbaka den i kortplatsen och slå på servern. Du gör i princip en hel systeminstallation för att helt enkelt byta ut en enda M.2-enhet. För det hyperskaliga utrymmet vill de att allt underhåll ska göras effektivt och online. Företag kan säkert också dra nytta av detta.
Formfaktorn E1.S gör det enkelt: eftersom de är monterade på framsidan av systemet är det lika enkelt som ett enkelt drivbyte. Du kan till och med ha en främre start- eller cachningsenhet (som tidigare var undangömd inuti systemet) för att hålla praktiskt taget allt varmt tillgängligt.
Ur ett kostnadsperspektiv kan företag spara mycket tid och pengar. Ju större din servermiljö är, desto mer kommer du sannolikt att dra nytta av E1.S på grund av de stora densitetsförbättringarna.
En av de mer nyanserade egenskaperna hos E1.S är de gröna/gula lysdioderna inbyggda i SSD:n, något som saknades från några andra formfaktorer. Den har också en monteringsplats för att installera en spärrmekanism, även om spärrarna själva kommer att behöva läggas till av konsumenten. Intressant nog föreslog Samsung ett alternativ med öppen källkod för en verktygslös spärr till OCP Storage förra året.
I slutändan kommer E1.S att möjliggöra mer intressanta serverbyggen. Till exempel har vi ett Supermicro-system i StorageReview-labbet som består av halvbladsmoduler som endast rymmer tre hårddiskplatser: en SATA-startenhet och dubbla NVMe SSD:er. Detta är bra för den typ av arbetsbelastning det är avsett för; Men med E1.S kunde systemet enkelt passa sex till åtta av dessa enheter i detta lilla serverblad jämfört med den nuvarande versionen med tre enheter. Detta har potential att dramatiskt förändra vad du kan göra ur lagringssynpunkt.
Så då, är M.2 död?
Ett av de större ämnena som diskuterades var huruvida M.2-kontakten kommer att försvinna från nya system. Jason tror att när det gäller OEM och företag så kommer det säkert att göra det. Och snabbare än du kanske tror, kan en bred adoption bara vara 18 månader bort.
Under Brian och Jasons diskussion nämndes PCIe Gen5 som vändpunkten med både E1 och E3 formfaktorer för OEM och datacenter. Det kommer också att bli intressant att se om detta kommer att hända i klientutrymmet och på marknaden för arbetsstationer/avancerade stationära datorer också, även om det är lite mer komplicerat för dessa marknader, så det kommer troligen att ta lite längre tid att helt anta den nya formen faktor.
Slutsats
Det har gått nästan två år sedan OCP ratificerade 15 mm formfaktorn och det finns redan 8 olika leverantörer som bygger enheter för denna spec. Detta innebär att du kommer att se fler högdensitetsservrar och lagringssystem som kommer att sätta nya ribbor i IOPS-densitet med stort fokus på servicevänlighet. Mer specifikt säger Jason att 15 mm-varianten av E1.S-formfaktorn kommer att möjliggöra några otroliga prestandasiffror med sina 25W+-kapaciteter när du använder de kommande PCIe Gen 5 SSD:erna. Enkelt uttryckt är vi bara en servergeneration till från denna nya teknik. Nu är det dags att börja på allvar med att planera för att implementera E1.S i ditt datacenter.
Engagera dig med StorageReview
Nyhetsbrev | Youtube | LinkedIn | Instagram | Twitter | Facebook | TikTok | Rssflöde
