Der Standard-Systemaufbau des 2-HE-Systems sieht drei Carrier-Blades vor, die mit COM-Express-Mikroserver-Modulen bestückt werden können – bei Bedarf in Kombination auch mit FPGA- und ARM-Modulen.

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Zum anderen sollte die neue Klasse von 2HE- und 3HE-Rackmount-Servern möglichst niedrige Investitionskosten und eine nachhaltig hohe Energieeffizienz ermöglichen. Auch hierfür liefern modulare Designs die passenden Grundlagen, denn bis dato ermöglicht die jeweils nächste Generation einer Mikroserver-Prozessortechnologie neue Performancesprünge bei gleicher Thermal Design Power (TDP). Ist also nur das Mikroservermodul zu tauschen, sind Performancesprünge bei gegebener TDP für gleichzeitig kleinstes Investment möglich.

Christmann geht davon aus, dass die Migrationskosten für ein Update auf eine zweite Generation von Boards bei nur noch rund 50 % liegen – inklusive aller Services, die für neue Konfigurationen, Qualifizierung und Installation zu erbringen sind. Auf drei Innovationszyklen bezogen belaufen sich die geschätzten Investitionen auf rund 67 % der bisher nötigen Investitionen.

Die smarten Carrier-Blades erkennen, ob ein COM-Express-Type-7- oder -Type-6-Modul gesteckt wurde. Das macht den Tausch der Mikro­servermodule besonders einfach.

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Das modulare Konzept der RECS-Box-4.0-Server-Familie ist seitens der Prozessor-Performance extrem weit skalierbar: es kann sowohl COM-Express-Type-6- als auch COM-Express-Type-7-Module hosten, was eine flexible Modulauswahl ermöglicht, die vom einfachen Intel-Atom-C3000-Prozessormodul bis hin zu Intel-Xeon-D1500- und AMD-EPYC-Embedded-3000-Prozessoren reicht. Die Blade Carrier können dabei über eine Codierung an den Steckkontakten automatisch erkennen, ob ein COM-Express-Type-7- oder ein COM-Express-Type-6-Modul gesteckt ist. Das Routing zur Backplane wird so automatisch auf die passende Konfiguration eingestellt. Auch das macht den Modultausch be­sonders einfach. Der COM Express Footprint wurde auch für ARM- und FPGA-Module verwandt, sodass ge-mischte Bestückungen auf einem einzigen Bladecarrier umsetzbar sind. Auch GPGPUs können über klassische PEG-Steckplätze zum Einsatz kommen, sodass die neuen Rackmount-Server eine perfekte COTS-Plattform für jedweden Edge-Server-Bedarf darstellen.

Zusätzlich zu dem integrierten 10/40 Gbit Ethernet Switch steht ein optionaler PCIe-Switch im System zur Ver­fügung, mit dem die einzelnen Mikro­server nahtlos bei extrem kurzen Latenzen untereinander kommunizieren können – eine solide Grundlage für eine schnelle und echtzeitfähige Datenver­arbeitung von Applikationen, die mehrere Mikroserver parallel rechnen lassen wollen.

Autor: Zeljko Loncaric ist Marketing Engineer bei congatec

Was bringt die COM-HPC-Spezifikation?

Aktuelle Server-on-Modules im COM-Express-Type-6- oder -Type-7-Layout haben eine begrenze Kapazität an Speichersupport, denn auf den COM-Express-Modulen im Basic Formfaktor können aktuell lediglich bis zu 96 Gigabyte RAM verbaut werden. Das ist für die extrem energiesparenden Embedded Serverprozessoren zwar hinreichend. Aber bereits mit den AMD-EPYC-Embedded-3000-Prozessoren sind bis zu 1 Terabyte möglich. Dies erfordert größere Footprints, die der COM-Express-Standard bereits spezifiziert hat. Entscheidendes Bottleneck für mehr Performance und besseren Schnittstellen-Support ist aber auch der aktuelle Konnektor von COM Express, der 440 Pins bietet und mit PCIe Gen 3.0 ausgelastet ist. Die von den Leistungsparametern deutlich oberhalb von COM Express angesiedelte kommende COM-HPC-Spezifikation nutzt entsprechend neue Hochgeschwindigkeitskonnektoren für rund doppelt so viele Schnittstellen und unterstützt höhere Frequenzen, wie sie das kommende PCIe Gen 4.0 und folgende erfordern. Es könnten somit also auch im Mikroserver-Performancerange jenseits von 100 Watt TDP pro Prozessor zukünftig herstellerunabhängige Module verfügbar werden. 

Die neue COM-HPC-Spezifikation wird voraussichtlich noch in 2019 verfügbar. Erste Serienprodukte folgen voraussichtlich Anfang 2020. Es ist deshalb zu erwarten, dass auch etablierte Serverhersteller dieses Momentum mitnehmen, genau in dem Moment, wo sie ihre Geschäftsmodelle auch auf Mietservices umstellen. Neue Geschäftsmodelle gehen nämlich eindeutig in Richtung Subscription based Services, mit denen Softwareanbieter wie Zuora sogar ein Ende des Zeitalters des Besitztums sehen. Ob diese Billing und Revenue Automatisierer recht behalten, muss die Zukunft zeigen. Für Server-as-a-Service-Anbieter sollte der Module-Ansatz aber einen Deckungsbeitragsspielraum bieten, der immens ist.

Das Projekt M2DC

Das im Jahr 2016 ins Leben gerufene EU-Projekt M2DC (Modular Microserver DataCentre) hatte zum Ziel, kosten- und energieeffiziente Komplettlösungen für den Einsatz im Rechenzentrum der Zukunft zu entwickeln. Das niedersächsische Unternehmen Christmann Informationstechnik liefert mit dem Microserver RECS Box 4.0 die Hardware-Basis dafür und ist auch an zentralen Software-Bausteinen des Projektes beteiligt.

Die Projekt-Partner erarbeiteten eine Serverarchitektur, die unterschiedliche Bedürfnisse in Rechenzentren erfüllt: vom kostengünstigen Cloud-Design bis zum extrem effizienten hardware-beschleunigten Spezialrechner für Supercomputing. Ziel des Projekts war unter anderem, für unterschiedliche Anwendungsbereiche ‚schlüsselfertige‘ Lösungen zu entwickeln. 

Das M2DC-Projekt sollte von der europäischen Innovationskraft im Bereich des ‚Embedded System Design‘ profitieren, und mittels der neuesten Rechenressourcen und Technologien passgenaue, schlüsselfertige - und auch kommerziell verfügbare - Hardware entwickeln, die alle Anforderungen zukünftiger Hochleistungs-Anwendungen erfüllt und für den Einsatz in einer realen Rechenzentrumsumgebung bestimmt ist. Das Projekt startete im Januar 2016 und war auf eine Dauer von 36 Monaten angelegt. Beteiligt waren: Christmann Informationstechnik+Medien, ARM Limited, Huawei Technologies, Universität Bielefeld, Poznan Supercomputing and Networking Center, Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (Frankreich), OFFIS e.v., XLAB,Vodafone Automotive, Polytechnische Universität Mailand, CEWE, BEYOND, ReFLEX CES und Alliance Services Plus.