Brian 最近主持了一期播客節目，嘉賓是 OCP 儲存專案聯合主席兼 Azure 硬體負責人 Jason Adrian，他們在節目中探討了儲存解決方案的未來。討論的重點是功能強大的 E1.S 外形尺寸。根據我們的對話，如果你對這項技術的潛力還不感到興奮，那你或許應該開始期待了。
什麼是E1.S？
E1.S 外形規格（鬆散地稱為“標尺”）幾年前問世，主要是為了在微型（略大於 M.2 驅動器）外形規格內為超縮放器提供有關性能和密度的一些靈活性。 現在，它希望對計算和存儲市場產生更廣泛的影響。
一開始，使用的是 E1.L（一種更大的“標尺”外形）。 雖然它具有 10 TB 的容量，但在性能類別中表現不佳。 M.2 驅動器被用於性能工作負載，但它們也有局限性，主要是在散熱和可維護性方面。 Ruler SSD 的早期也存在物理尺寸過多的問題。
雖然 E1.L 將有容量存儲空間，但它主要用於需要長尺提供的密度的超大規模部署。 對於包括企業在內的大多數其他人來說，E1.S 將是容量和性能的完美結合。 一般來說，E1.S 作為下一個將在數據中心取代 U.2 的 SSD 外形規格處於領先地位。 還有其他競爭者，但沒有一個像 E1.S 那樣得到廣泛支持。
E1.S的不同尺寸
早在 2019 年，就有許多不同尺寸的 E1.S 外形尺寸，它們要么太大（給雲服務器帶來了房地產問題），要么由於大量的散熱器要求而無法達到最佳性能。 E1.S 的目的是讓它持續一代以上。
最終實現的是許多超大規模廠商的計劃，將短尺標準化為 15 毫米尺寸（與 U.2 相同的 z 高度），以便 OEM 可以輕鬆採用並從中受益。 這種標準化也讓 SSD 供應商更容易。 他們現在可以只鎖定一種外形尺寸，而不是創建和支持多個短尺解決方案，而不是可能訂購足夠體積以保證額外尺寸的特定雲。
E1.S 的尺寸優勢至關重要。 目前，您實際上只能在一個 10U 服務器機箱中安裝 2 個 U.1 驅動器，而無需進行中板或其他艱鉅的努力。 借助 E1.S，服務器設計人員可以在一個 24U 系統中安裝 1 個前置驅動器，這些驅動器都可以熱插拔，具有輕型 ID，這是 OEM 和超大規模企業都需要的企業功能。 最終，E1.S 允許密度更高的 1U 服務器具有驚人的性能配置文件。
儘管 E1.S 規範具有五種不同的尺寸選項，但它們都使用相同的 PCB 長度和連接器。 這意味著兼容性不是問題。 版本之間的唯一區別是散熱器尺寸，這使它們能夠輸出不同級別的性能。 例如，對於只需要大容量啟動驅動器或通用 SSD 的組織，E1.S 具有兩個可以嵌入主板的無外殼版本。 唯一的缺點是它們不容易熱插拔，除非您連接散熱器，否則不能用於高性能。
25mm 設計與 15mm E1.S 的示例
其他三種規格（9.5 毫米、15 毫米和 25 毫米）適用於要求更高的高性能用例。 9.5mm，用於前端服務服務器或存儲系統，是三者中密度最高的解決方案； 儘管隨著工作強度的增加，溫度會開始升高。
為避免潛在的節流，15 或 25 毫米變體是這些情況下的最佳解決方案。 當然，從設計的角度來看，15 毫米處於領先地位，因為這是服務器供應商（和客戶）滿意的 z 高度。
為什麼 E1.S/L 還沒有被採用？
E1外形尺寸並非新技術。儘管它已經存在好幾年了（Supermicro曾發布過幾款支援這種外形尺寸的系統），但至今仍未廣泛應用。這是為什麼呢？
對於 E1.L，這主要歸結為需要。 沒有多少人希望購買 16 個左右的 32-1TB SSD 並將它們放入單個系統中。 雖然這在超大規模空間中肯定是需要的，但企業部門的絕大多數組織都沒有使用這種規模的東西，因此沒有必要創造需求。 E2.L 是一個以超大規模為中心的解決方案。 即使使用 U.30 SSD，我們也看到了類似的缺乏採用情況，XNUMXTB SKU 根本沒有向企業銷售。
如今，OEM廠商的產品線涵蓋了各種不同的系統尺寸，包括1U、2U、4U、刀鋒伺服器等等。因此，廠商需要有足夠的動力才會轉向全新的產品外型尺寸。例如，插槽不相容意味著企業需要使用適配器來移動伺服器，這無論從成本還是管理角度來看，都不是高效的伺服器運作方式。例如，戴爾曾嘗試推廣1.8吋固態硬碟，但最終未能成功。然而，隨著雲端服務企業開始大量採購E1.S規格的硬碟（不久的將來，容量將達到16TB及以上），OEM廠商可能會更有動力去廣泛採用這種新型硬碟技術。
戴爾、HPE 和其他公司開始為這種採用做出貢獻，這有助於統一而不是分散市場。 看到對企業真正有意義的系統配置不要感到驚訝，這可能會幫助他們超越 U.2。
值得慶幸的是，前置背板是唯一需要開發的主要組件，因為後端的大部分內容將保持不變，儘管可能需要更多的功率。 對於在轉向 E5.S 之前等待 PCIe Gen1 更新的主要原始設備製造商來說，這也是一個巨大的設計機會。 未來的服務器設計可以減少佈線需求，SSD 連接可以直接連接到主板，因此服務器設計可以大大簡化。
不過無需等待，像 Viking 這樣的動態系統構建者已經在這樣做了。 在下圖中，您可以看到他們的 NVMe E1.S 服務器未蓋上蓋子的渲染圖。 在這種情況下，SSD 連接到一個驅動器平面，該驅動器平面呈現給後面的雙服務器。 這種設計非常優雅，系統中根本沒有一根電纜。
E1.S 與 M.2
這兩種介面規格之間有三個重要的差異：散熱能力、容量和易用性。雖然 M.2 介面也能用於超大規模資料中心，但它絕非最有效的配置方式。為了達到所需的性能，必須使用適配器、散熱片和導熱材料等配件來降低溫度。
使用第三代 M.2 SSD 時，通常需要使用載板來散熱；不過，在某些工作負載下，即使沒有載板也能正常運作。但隨著第四代以及最終第五代的出現，硬碟功耗顯著增加（從 8W 提升至 15-20W），這意味著你不能再像以前那樣將 M.2 硬碟垂直堆疊在一起。你肯定需要在每個硬碟上安裝散熱片，這使得伺服器空間成為一個問題。
另一方面，E1.S 具有內置散熱器和熱界面材料，因此無需額外干預即可保持所需性能。 這意味著不必為了降低溫度而降低性能，這一點非常重要，因為組織希望充分利用潛在性能。 該技術現在可用於完全利用 Gen4（CPU、網絡端口），而 E1.S 15mm 外形尺寸能夠處理它。
驅動器管理也存在巨大差異。 要更換服務器中的載卡（或主板上嵌入的 M.2 驅動器），通常是一個漫長而煩人的過程。 通常沒有在線可維護性，這意味著無法避免停機。
首先，您必須關閉系統電源，並將其從服務器機架中完全移除。 然後你必須從背面拔出卡，從 M.2 驅動器上取下散熱片，組裝新的 SSD（包括熱界面材料和散熱片），將其放回插槽中，然後打開服務器。 您實際上是在進行整個系統安裝，以簡單地更換單個 M.2 驅動器。 對於超大規模空間，他們希望所有維護都能高效在線完成。 企業當然也可以從中受益。
E1.S 外形使其變得簡單：因為它們安裝在系統的前端，所以就像簡單的驅動器交換一樣簡單。 您甚至可以擁有一個前置引導或緩存驅動器（之前隱藏在系統內部），以保持幾乎所有的熱服務。
從成本的角度來看，企業可以節省大量的時間和金錢。 您的服務器環境越大，由於純粹的密度改進，您就越有可能從 E1.S 中獲益。
E1.S 的一項更細微的功能是內置於 SSD 中的綠色/琥珀色 LED，這是其他一些外形因素所缺少的。 它還具有安裝位置，用於安裝閂鎖機構，但消費者需要自行添加閂鎖。 有趣的是，三星去年提出了一個開源選項，用於 OCP 存儲的免工具閂鎖。
最終，E1.S 將允許構建更有趣的服務器。 例如，我們在 StorageReview 實驗室中有一個 Supermicro 系統，它由僅容納三個驅動器插槽的半刀片模塊組成：一個 SATA 引導驅動器和兩個 NVMe SSD。 這對於它所針對的工作負載類型來說很好； 然而，與當前的三驅動器構建相比，使用 E1.S，系統可以輕鬆地在這個微型服務器刀片中安裝六到八個這樣的驅動器。 從存儲的角度來看，這有可能極大地改變您可以做的事情。
那麼，M.2 死了嗎？
討論的一個更大的話題是 M.2 連接器是否會從新系統中消失。 Jason認為，就OEM和企業而言，肯定會。 比您想像的更快，距離廣泛採用可能只有 18 個月的時間。
在 Brian 和 Jason 的討論中，PCIe Gen5 被認為是 OEM 和數據中心的 E1 和 E3 外形規格的轉折點。 看看這是否也會發生在客戶端空間和工作站/高端台式機市場也很有趣，儘管對於這些市場來說有點複雜，因此完全採用新形式可能需要更長的時間因素。
結語
自 OCP 批准 15mm 外形尺寸以來已經將近兩年了，並且已經有 8 家不同的供應商按照該規格製造驅動器。 這意味著您將看到更多的高密度服務器和存儲系統，它們將在 IOPS 密度方面設立新的標準，並且非常注重可維護性。 更具體地說，Jason 表示，在使用即將推出的 PCIe Gen 15 SSD 時，E1.S 外形尺寸的 25mm 變體將憑藉其 5W+ 的能力實現一些令人難以置信的性能數字。 簡而言之，我們離這項新技術只差一代服務器了。 現在是開始認真計劃在您的數據中心實施 E1.S 的時候了。
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