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Mezzanine-Karten, auch bekannt als Tochterkarten (engl. daughterboards), sind Erweiterungsmodulen, die direkt auf dem Motherboard eines Servers oder eines Netzwerkgeräts montiert werden. Sie fügen Netzwerkports, Schnittstellen für SAN-Netzwerke oder spezielle Funktionen hinzu, ohne einen Standard-PCIe-Slot zu belegen. Zu dieser Gruppe gehören unter anderem NDC/rNDC-Module, OCP-Karten und austauschbare LOM-Module. Ihre Auswahl hängt in erster Linie vom Servermodell, der erforderlichen Bandbreite und der Netzwerkarchitektur ab. Wir haben einen Leitfaden erstellt, der hilft, die verschiedenen Kartentypen zu unterscheiden und Kompatibilitätsprobleme beim Ausbau der Serverinfrastruktur zu vermeiden.
Tochterkarte ist ein allgemeiner Begriff für eine Leiterplatte, die die Funktionen des Motherboards erweitert und direkt mit diesem verbunden ist. In Servern umfasst dieser Begriff Mezzanine-Karten, NDC/rNDC-Module, OCP NIC-Karten und austauschbare LOM-Module.
Mezzanine-Karte ist eine Art von Tochterkarte, die parallel zum Motherboard in einem speziellen Hochdichte-Anschluss montiert wird. Sie benötigt keinen Standard-PCI-Express-Slot, kommuniziert jedoch in den meisten Konstruktionen über PCIe-Leitungen mit dem Prozessor. Dadurch bietet sie die Leistung einer typischen Erweiterungskarte und nimmt gleichzeitig weniger Platz im Gehäuse ein. Mezzanine-Karten werden normalerweise am Motherboard befestigt oder in Führungen eingesetzt, was ihre Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen erhöht.
Diese Lösung ist besonders wichtig in 1U- und 2U-Rack-Servern, wo die Anzahl der PCIe-Slots begrenzt ist, sowie in Blade-Servern, in denen die Mezzanine-Karte die primäre Möglichkeit zur Erweiterung um zusätzliche Schnittstellen darstellt.
Die häufigsten Anwendungen von Tochterkarten in Unternehmensumgebungen sind:
Außer in Servern werden Mezzanine-Karten auch in industriellen und eingebetteten Systemen verwendet.
1U-Rack-Server haben normalerweise zwei oder drei PCIe-Slots, und in 2U-Servern nehmen Grafikkarten, RAID-Controller, HBA-Adapter oder NVMe-Laufwerke einen Großteil der Slots ein. Wenn jede Netzwerkschnittstelle eine separate PCIe-Karte benötigt, wird der Platz für andere Komponenten schnell knapp. Die Mezzanine-Karte übernimmt die Netzwerkfunktionen und lässt die PCIe-Slots frei.
Die wichtigsten Vorteile:
Serverhersteller berücksichtigen normalerweise Mezzanine- oder OCP-Module in Konfiguratoren als grundlegende Netzwerklösung. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Leistung der Karte in erster Linie vom verwendeten Netzwerkcontroller abhängt und nicht vom Format – eine Mezzanine-Karte und eine PCIe-Karte mit demselben Chip bieten vergleichbare Bandbreiten und Latenzen.
Die Benennung von Tochterkarten ergibt sich aus den Hardware-Plattformen und Servergenerationen. Nachfolgende Generationen können ein anderes Anschlussformat einführen, daher sollte die Kompatibilität immer in der Dokumentation des Herstellers überprüft werden.
Dies ist die größte Gruppe von Tochterkarten. Ethernet-Karten bieten Bandbreiten von 1 GbE bis 400 GbE, mit RJ-45-, SFP+, SFP28- oder QSFP-Anschlüssen. Fibre-Channel-Karten (FC HBA) verbinden den Server mit dem SAN-Netzwerk im nativen FC-Protokoll (16, 32 und 64 Gb), während konvergente Adapter (CNA) LAN- und Storage-Verkehr über ein einziges Ethernet-Netzwerk übertragen, unter Verwendung von FCoE oder iSCSI. Viele Modelle unterstützen RDMA (RoCE v2, iWARP), was die CPU entlastet und die Latenzen verringert.
Die proprietären Formate der Hersteller sind nicht untereinander austauschbar, und selbst bei OCP-Karten erlauben Serverhersteller oft nur zertifizierte Module.
Zu den Tochterkarten gehören auch Bildsynchronisationsmodule (engl. sync boards), die mehrere professionelle Grafikkarten verbinden. Sie gewährleisten die Synchronisation der Bildwiedergabe zwischen mehreren GPUs und Systemen (frame lock) sowie die Anpassung an ein externes Taktsignal (genlock). Sie werden in Videowänden, Digital-Signage-Systemen, Simulatoren, VR-Installationen und Render-Clustern eingesetzt.
Das Modul dient nicht der Übertragung von Netzwerkdaten – entscheidend sind die Anzahl der unterstützten GPU-Karten, der Typ der Synchronisationsanschlüsse und die Kompatibilität mit der Generation der Grafikkarten. Vor dem Kauf sollte überprüft werden:
Die Auswahl der Karte sollte sich nach dem Verwendungszweck des Servers oder der Workstation, der bestehenden Infrastruktur und den Entwicklungsplänen richten. Wir haben die wichtigsten Kriterien für beide Hauptgruppen von Karten zusammengestellt.
Eine Tochterkarte (engl. daughterboard) ist eine zusätzliche Leiterplatte, die direkt auf dem Motherboard eines Servers oder eines Netzwerkgeräts montiert wird. Sie erweitert die Funktionen des Systems um Netzwerkports, Schnittstellen zu Speichermatrizen oder spezielle Funktionen. In Servern umfasst dieser Begriff Mezzanine-Karten, NDC/rNDC-Module, OCP NIC-Karten und austauschbare LOM-Module.
Eine PCIe-Karte wird in einem Standard-PCI-Express-Slot montiert – direkt auf dem Motherboard oder in einem Riser – während eine Mezzanine-Karte in einem speziellen Slot parallel zum Motherboard montiert wird. Beide kommunizieren über PCIe-Leitungen mit dem Prozessor und bieten bei demselben Controller vergleichbare Leistung. Die Mezzanine-Karte belegt keinen PCIe-Slot und ist für bestimmte Serverplattformen konzipiert, während die PCIe-Karte universeller ist. Die Wahl hängt von der Anzahl der verfügbaren Slots, der geplanten Ausstattung (GPU, RAID-Controller, NVMe-Laufwerke) und den erforderlichen Schnittstellen ab.
Mezzanine-Karten, NDC, OCP und austauschbare LOM-Module belegen keinen Standard-PCIe-Slot, da sie einen speziellen Anschluss auf dem Motherboard nutzen. Dadurch bleiben die PCIe-Slots für RAID-Controller, FC-Karten oder Grafikkarten frei. In einigen Servern teilt der Mezzanine-Slot die PCIe-Leitungen mit einem bestimmten Slot, weshalb es ratsam ist, die Dokumentation der Plattform vor dem Kauf zu überprüfen.
NDC (Network Daughter Card) ist eine Netzwerk-Tochterkarte, die in einem speziellen Slot auf dem Motherboard montiert wird und in Servern von Dell verwendet wird. rNDC ist ihre Variante für Rack-Server, und bNDC – für Blade-Server. OCP 3.0 (Open Compute Project NIC 3.0) ist ein offener Standard für Netzwerkmodule mit einer Schnittstelle zu PCIe x16, erhältlich in den Formaten SFF und LFF, der in neueren Servergenerationen die proprietären Formate der Hersteller ersetzt.
Die Überprüfung der Kompatibilität umfasst vier Schritte:
Bei Zweifeln ist es ratsam, die Auswahl der Karte mit der technischen Abteilung von Senetic zu besprechen.
Die meisten Hersteller erlauben den Austausch von Mezzanine-Karten sowie NDC-, OCP- und LOM-Modulen durch den Benutzer, wenn ein mit dem Servermodell kompatibler Bauteil montiert wird und die Arbeiten gemäß der Serviceanleitung durchgeführt werden – bei ausgeschaltetem Strom und unter Beachtung der ESD-Schutzmaßnahmen (elektrostatische Entladung). Die Bedingungen variieren je nach Hersteller und Art des Servicevertrags, daher ist es ratsam, diese vor dem Austausch zu überprüfen oder sich mit der technischen Abteilung von Senetic in Verbindung zu setzen.
Das Bildsynchronisationsmodul verbindet mehrere professionelle Grafikkarten und stellt sicher, dass alle Displays die nächsten Frames gleichzeitig anzeigen. Es unterstützt die Synchronisation zwischen GPUs und Systemen (frame lock) sowie mit einem externen Taktsignal (genlock). Es wird in Videowänden, Simulatoren, VR-Installationen und Multi-Projektor-Systemen eingesetzt, wo fehlende Synchronisation sichtbare Bildverschiebungen an den Bildschirmübergängen verursacht.
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