Wie Standardmodule bei Servern Performance-Upgradekosten senken

| Autor / Redakteur: Zeljko Loncaric * / Margit Kuther

Server- und Computer-on-Modules (rechts): Für jede Anwendung das passende
Server- und Computer-on-Modules (rechts): Für jede Anwendung das passende (Bild: congatec)

Server müssen in puncto Performance stets up-to-date gehalten werden – zu hohen Kosten. Diese lassen sich durch standardisierte Server on Modules erheblich reduzieren. Details zu den Einsparungen lesen Sie im folgenden Beitrag.

Nicht nur der Telekommunikations-Markt hat damit zu kämpfen, dass die Umsätze pro Gigabit Datentransfer konstant fallen, die Performanceansprüche aber konstant steigen und das auch noch bei gegebenem TDP-Spektrum eines jeden Serverracks. Gleiches gilt auch für Rechenzentrumsbetreiber und On-Premise Cloud- und Serverapplikationen sowie erst recht im Industrieserver- und energiesensitiven Mikroserver-Segment, wo das Platzangebot oft noch deutlich beschränkter ist.

Auch hier müssen Installationen für das Internet, IIoT und Industrie 4.0 zunehmend komplexe Herausforderungen wie Bilddatenerkennung mittels künstlicher Intelligenz bewältigen, ohne dass der Serverplatz im Schaltschrank-Rack der Maschine oder Anlage im mitunter rauen Umfeld beliebig skaliert werden könnte. Es muss folglich auf gleichem Mikroserverraum immer mehr Performance bereitgestellt werden. Und das auch ohne zusätzlichen Spielraum beim Thermaldesign.

Kosteneffizientes Performance-Upgrade

Bei der Installation einer neuen Mikroservergeneration ist folglich schon klar, dass in drei bis fünf Jahren die nächste Generation folgen muss, um mit den Anforderungen Schritt zu halten. Wie kann man dieses nächste Performanceupgrade aber möglichst kosteneffizient umsetzen? Das Unternehmen Christmann ist hier einen innovativen Weg gegangen: Christmann setzt bei seinen neuen Rackmountservern, die im Rahmen des in 2016 gestarteten und von der EU geförderten Projekts M2DC entwickelt wurden, als – soweit Recherchen es ausfindig machen konnten – weltweit erstes Unternehmen auf den neuen COM-Express-Standard für Server-on-Modules, um eine neue Generation von modularen Rackmount-Servern der 2HE- und 3HE-Klasse zu ermöglichen. Sie lassen sich höchst flexibel mit bis zu 27 CPU-Mikroservern mit x86- oder optional auch ARM-Architektur bestücken. Zudem bieten sie auch standardisierte modulare Optionen für das Parallelprocessing in Form von GPGPU-Karten und FPGA-Modulen, die das Unternehmen physikalisch ebenfalls im COM-Express-Basic-Footprint auslegt.

Schlüsselfertige Hardware für Hochleistungsanwendungen

Das M2DC-Projekt hat nämlich zum einen zum Ziel, möglichst passgenaue, kommerziell schlüsselfertige Hardware zu entwickeln, die alle Anforderungen zukünftiger Hochleistungsanwendungen erfüllen kann – vom kostengünstigen Cloud-Design bis zum ex-trem effizienten hardwarebeschleunigten Spezialrechner für Supercomputing. Dafür sollten auch alle unterschiedlichen Rechenarchitekturen in einem Gehäuse frei kombinierbar sein. Modularisierung war hier also von vorneherein das Gebot, um für jeden Bedarf die passende COTS-Lösung ohne Engineeringaufwand bereitstellen zu können – selbst für heterogene Designs.

Zum anderen sollte die neue Klasse von 2HE- und 3HE-Rackmountservern aber auch noch möglichst niedrige Investitionskosten und nachhaltig hohe Energieeffizienz ermöglichen. Auch hierzu liefern modulare Designs die passenden Grundlagen, denn es ist hinlänglich bekannt, dass die jeweils nächste Generation einer Mikroserver-Prozessortechnologie auch neue Performancesprünge bei gleicher TDP ermöglicht. Ist also nur das Mikroservermodul zu tauschen, sind Performancesprünge bei gegebener TDP für kleinstes Investment möglich.

Nur 20% Migrationskosten für die zweite Produktgeneration

Eigenen Berechnungen zur Folge geht Christmann davon aus, dass die Migrationskosten für eine zweite Generation bei nur noch rund 20 Prozent liegen –inklusive aller Services, die für neue Konfigurationen, Qualifizierung und Installation erbracht werden müssen. Betrachtet man diese Kosten auf beispielsweise drei Innovationszyklen, reduzieren sich die Gesamtinvestitionen in etwa auf zwei Drittel (200%/300%), sollte man die 50% exakt treffen.

Das modulare Konzept der Serverfamilie RECS Box 4.0 ist seitens der Prozessorperformance extrem weit skalierbar, denn es kann sowohl die Module COM Express Type 6 als auch COM Express Type 7 hosten, was eine flexible Modulauswahl ermöglicht. Diese reicht vom einfachen Prozessormodul Intel Atom C3000 bis hin zu Intels Xeon D1500 und AMDs EPYC-Embedded-3000-Prozessoren. Die Blade Carrier von Christmann können dabei über eine Kodierung an den Steckkontakten automatisch erkennen, ob ein COM-Express-Type-7- oder ein COM-Express-Type-6-Modul gesteckt wurde und so das Routing zur Backplane automatisch auf die passende Konfiguration einstellen. Auch das macht den Modultausch besonders einfach.

Den COM Express Footprint hat Christmann übrigens auch für ARM- und FPGA-Module verwandt, sodass auch gemischte Bestückungen auf einem einzigen Blade Carrier umsetzbar sind. Auch GPGPUs können über klassische PEG-Steckplätze zum Einsatz kommen, sodass die neuen Rackmountserver eine gelungene COTS-Plattform für jedweden Edgeserverbedarf darstellen.

Zusätzlich zu dem integrierten 10/40-GBit-Ethernet-Switch bietet Christmann auch einen optionalen PCIe-Switch im System an, mit dem die einzelnen Mikroserver nahtlos bei extrem kurzen Latenzen untereinander kommunizieren können. Dies ist eine perfekte Grundlage für eine schnelle und echtzeitfähige Datenverarbeitung von Applikationen, die mehrere Mikroserver parallel rechnen lassen wollen. Mit der neuen Industrieservergeneration auf Basis offener, herstellerunabhängiger Standards schafft Christmann erstmals die technologische Basis.

Christmann setzt auf Server-on-Modules von congatec

Beim Einsatz der Server-on-Modules, die Christmann zusammen mit der passenden Kühlung auch als kompletten Mikroserver betrachtet, setzt das Unternehmen auf Server-on-Modules aus dem Hause congatec. Dies, weil das Unternehmen in diesem Bereich eine führende Rolle eingenommen hat, bei Computer-on-Modules generell das führende Unternehmen in Europa ist und trotz oder gerade auch wegen dieser Stellung einen ausgezeichneten Service liefert.

„Begleitet werden die Verkäufe der Computer- und Server-on-Modules immer auch mit einem persönlichen Integrationssupport für OEM-Entwickler. Es gibt keine Hotlines, bei denen man seine Anliegen stets neuen Mitarbeitern erklären muss. Ein Ansprechpartner kümmert sich um alle Belange“, erklärt Micha vor dem Berge, Head of Server Development bei Christmann Informationstechnik + Medien.

Zudem bietet congatec über sein Technical Solutions Center bei Bedarf auch umfassende Design-in-Services. Die Services des Technical Solution Centers erstrecken sich von kundenspezifischen BSP-Anpassungen bis hin zur langfristigen hardwarenahen Softwarepflege für das Betriebssystem. Das Angebot umfasst bei Bedarf zudem auch die Auswahl der passenden Bauelemente für die Carrierboards und -Blades bis hin zu Design-Reviews und Compliance-Tests von High-Speed-Signalen, thermische Simulationen, MTBF-Berechnungen und Debugging-Services für kundenspezifische Lösungen. Das Ziel ist, Kunden stets den bequemsten und effizientesten technischen Support zu bieten – vom Requirement-Engineering bis hin zur Großserienfertigung.

* Zeljko Loncaric ist Marketing Engineer bei congatec in Deggendorf

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