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Server-on-Modules

Die Rechenleistung wächst mit

31. Juli 2017, 11:30 Uhr | Von Christian Eder

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Herstellerneutraler Standard

Einen wirklich herstellerunabhängigen Standard für Server-on-Modules hat das Standardisierungsgremium PICMG (PCI Industrial Computer Manufacturers Group) entwickelt und das Unternehmen Congatec ist der Editor der Spezifikation, die im April 2017 offiziell verabschiedet wurde: COM Express Typ 7. Dieser Standard für Server-on-Module ist speziell für Carrier-grade Rackserver und robuste Industrieserver entwickelt worden und unterscheidet sich von Computer-on-Module dadurch, dass das Featureset komplett auf Servertechnologie ausgelegt ist. Es geht also um die Anbindung der Server im Rack mit aktuell bis zu 4 × 10 GbE und die Anbindung von Massenspeicher über schnelles, natives PCI-Express-Interface. Ansonsten bieten die neuen Server-on-Modules alles, was standardisierte Computer-on-Modules bislang für geräteorientierte Embedded-Computer-Technologie auszeichnet: Sie sind als applikationsfertiger Computing Core mit vollem Support für alle spezifizierten Treiber erhältlich. Über das Carrierboard werden die dedizierten Schnittstellen genau dort nach außen geführt, wo sie benötigt werden, und umfassende Designguides sowie häufig kostenlose Schaltpläne unterstützen Entwickler bei der Auslegung ihrer Designs. Kostenvorteile ergeben sich zudem durch die hohe Investitionssicherheit dank Skalierbarkeit, wodurch sich die Abschreibung der einmaligen Fixkosten auf viele Jahre verteilen lässt. Auch die umfangreiche Community sorgt durch Wettbewerb für günstige Preise. Ergänzt werden die Module durch ein reichhaltiges Ökosystem an fertigen Zubehörkomponenten. Die PICMG als unabhängiges Standardisierungsgremium für COM Express sorgt für eine herstellerunabhängige Weiterentwicklung des Standards.

Server-on-Modules unterscheiden sich damit eklatant von bisherigen modularen Lösungen, die zumeist nicht soweit standardisiert sind, dass man sie zwischen unterschiedlichen Serverherstellern austauschen könnte. COM Express Typ 7 eignet sich damit hervorragend für die Standardisierungsinitiativen der großen globalen Serverbetreiber wie Facebook und Google. Vorteilhaft ist diese Standardisierung aber nicht nur für die Upgrades solch großer Installationen. Auch kleinere Losgrößen profitieren von diesem Standard.

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Genügsame Prozessoren für Server

Technisch gesehen, sind die ersten Prozessoren, die auf den COM Express Typ 7 verbaut werden, auf eine hohe Parallelität bei einem optimalen Performance-pro-Watt-Verhältnis und – zumindest aus Serversicht – eher auf Low-Power-Applikationen und Microserver ausgelegt. Der geringere Energiebedarf prädestiniert sie damit auch für Applikationen, die am Edge der Carrier-Netze in rauerem Umfeld installiert werden (siehe Kasten „conga-BX7D“).

Zukünftige Module könnten auch im COM-Express-Extended-Format (155 × 110 mm2) ausgelegt werden und so deutlich mehr Speicherbänke enthalten, um noch leistungsfähigere Prozessortechnologien zu integrieren, die auch in Backbones größerer Serverfarmen zum Einsatz kommen könnten. Sollte all dies nicht ausreichen, dann ist es auch denkbar, dass die PICMG noch größere Module spezifiziert. Nach oben sind demnach keine Limits gesetzt.

COM Express Typ 7: Das conga-BX7D
Das Server-on-Module conga-BX7D folgt dem neuen PICMG-Standard COM Express Typ 7. Der „Typ“ bezeichnet die Kontaktbelegung der Steckverbinder zum Carrierboard. Mit Typ 7 geht COM Express neue Wege, indem die Signale zum Carrierboard auf Serveranwendungen ausgerichtet sind. Das äußert sich insbesondere bei den Grafik-Schnittstellen. So sind sämtliche Videoschnittstellen wie Displayport, HDMI/DVI und LVDS auf dem Modul selbst nicht mehr vorhanden. Die frei gewordenen Kontakte nutzt Typ 7 stattdessen für schnelles Ethernet mit bis zu 4 × 10 Gbit/s sowie nun bis zu 32 PCI Express Lanes für die Anbindung schneller Serverperipherie wie NVMe-Speicher, GPGPUs oder anderen Recheneinheiten sowie einer Intra-System-Kommunikation. Das conga-BX7D implementiert den neuen Typ 7 auf einem COM-Express-Modul im Basic-Format von 125 mm × 95 mm. Als Prozessoren kommen sechs unterschiedliche Intel-Xeon-Prozessoren vom D1577 (16-Core) bis zum D1529 (Quad-Core für industriellen Temperaturbereich von –40 bis +85 °C) zum Einsatz. Mit einer TDP von max. 45 W lassen sich die Module auch in dicht gepackten Serverracks oder im Schaltschrank betreiben. Die Module enthalten erstmals zwei 10-Gbit/s-Ethernet-Schnittstellen und bis zu 48 GByte schnellen DDR4-ECC-RAM.

COM Express Typ 7: Das conga-BX7D

Das Server-on-Module conga-BX7D folgt dem neuen PICMG-Standard COM Express Typ 7. Der „Typ“ bezeichnet die Kontaktbelegung der Steckverbinder zum Carrierboard. Mit Typ 7 geht COM Express neue Wege, indem die Signale zum Carrierboard auf Serveranwendungen ausgerichtet sind. Das äußert sich insbesondere bei den Grafik-Schnittstellen. So sind sämtliche Videoschnittstellen wie Displayport, HDMI/DVI und LVDS auf dem Modul selbst nicht mehr vorhanden. Die frei gewordenen Kontakte nutzt Typ 7 stattdessen für schnelles Ethernet mit bis zu 4 × 10 Gbit/s sowie nun bis zu 32 PCI Express Lanes für die Anbindung schneller Serverperipherie wie NVMe-Speicher, GPGPUs oder anderen Recheneinheiten sowie einer Intra-System-Kommunikation.

Das conga-BX7D implementiert den neuen Typ 7 auf einem COM-Express-Modul im Basic-Format von 125 mm × 95 mm. Als Prozessoren kommen sechs unterschiedliche Intel-Xeon-Prozessoren vom D1577 (16-Core) bis zum D1529 (Quad-Core für industriellen Temperaturbereich von –40 bis +85 °C) zum Einsatz. Mit einer TDP von max. 45 W lassen sich die Module auch in dicht gepackten Serverracks oder im Schaltschrank betreiben. Die Module enthalten erstmals zwei 10-Gbit/s-Ethernet-Schnittstellen und bis zu 48 GByte schnellen DDR4-ECC-RAM.