Материалы по тегу: ssd

28.12.2020 [16:20], Алексей Степин

IBM представила сверхскоростные 14-нм чипы STT-MRAM

Флеш-память имеет свои достоинства, но также обладает рядом недостатков, поэтому крупные разработчики микроэлектроники активно работают над созданием и внедрением иных, лишённых недостатков NAND типов энергонезависимой памяти. Одной из разновидностей такой памяти является STT-MRAM (Spin-Transfer-Torque). На мероприятии IEEE International Devices Meeting 2020 корпорация IBM продемонстрировала новые чипы этого типа, произведённые с использованием 14-нм норм производства.

Базовая структура ячейки STT-MRAM (версия Intel, 2018 год)

Базовая структура ячейки STT-MRAM. Информация хранится в MTJ-вентиле (версия Intel, 2018 год)

Термин STT-MRAM расшифровывается как «магниторезистивная память с записью с переносом спина электрона». В отличие от более традиционных технологий, значения в такой памяти хранятся за счёт магнитных моментов, а не электрического заряда. Скоростные характеристики STT-MRAM великолепны, но объёмы невелики — порядка гигабайт.

Одним из крупных разработчиков, занимающихся STT-MRAM, является IBM, которая ещё в 2018 году представила уникальный SSD с буфером на основе этой технологии вместо традиционной DRAM. На тот момент память типа MRAM имела ёмкость порядка 256 Мбит на чип и выпускалась с использованием 40-нм техпроцесса, а использование 22-нм норм и достижение ёмкости 1 Гбит на кристалл лишь обсуждались.

А уже в 2020 году компания представила новые SSD FlashCore с MRAM-буфером и продемонстрировала собственые рабочие микросхемы STT-MRAM, произведённые с использованием 14-нм техпроцесса. При этом удалось добиться очень высоких скоростных характеристик: если ранее шла речь о задержках в районе 6-7 мкс, то в случае с новыми чипами STT-MRAM речь идёт уже о 4-20 наносекундах, а это показатели уровня DRAM. Столь низкие скорости циклов записи делают новинки идеально походящими на роль рабочей памяти в компактных встраиваемых приложениях и в качестве «кеша последнего уровня».

Структура 14-нм «стопок» STT-MRAM в версии IBM 2020 года

IBM сообщает, что ей удалось преодолеть проблемы с реализацией магниторезистивных туннельных вентилей (MTJ) при малых размерах элемента, что ранее ограничивало STT-MRAM рамками 22-28-нм техпроцессов. Новая технология использует шаблон с вертикальным расположением MTJ-структур (высота 160 нм), он имеет ёмкость 2 Мбит. В нём удалось избавиться от паразитных наводок, за счёт чего задержки при записи удалось снизить до рекордных 4 нс. Компания также рассказала о новых продвинутых магнитных материалах, позволяющих создавать структуры со временем переключения 2 нс, что делает их идеальным выбором для различного рода энергонезависимых кешей.

Помимо STT-MRAM, IBM сообщила о развитии технологий памяти на основе фазового перехода. В перспективе они позволят создавать аналоговые энергонезависимые массивы памяти, способные точно хранить синаптический вес. Такая память будет идеальной для аналоговых инференс-систем и систем машинного обучения нового поколения. Более подробно о новинках можно прочесть в блоге IBM.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1028920
21.12.2020 [16:42], Алексей Степин

Western Digital Zoned Storage: технология будущего SSD-накопителей

Компания Western Digital, один из крупнейших разработчиков и производителей HDD и SSD, делает всё возможное, чтобы накопители нового поколения избавились от «проклятий» унаследованных технологий, став более производительными и удобными как с точки зрения разработчиков ПО и систем хранения данных, так и с точки зрения конечных пользователей.

С технологией накопителей с зонированием данных (Zoned Block Devices, ZBD) Western Digital экспериментирует достаточно давно: ещё в 2019 году мы рассказывали о разработке файловой системы Zonefs, в которой каждая зона на накопителе отображается, как отдельная область. А летом этого года сама концепция зонирования официально стала частью стандарта NVMe.

В обычных SSD данные пишутся без учёта расположения в блоках NAND

В обычных SSD данные пишутся без учёта расположения в блоках NAND

Зонирование имеет ряд преимуществ перед классической реализацией накопителей. Во-первых, параметрами записи можно управлять централизовано, на уровне хост-процессора или даже приложения. Во-вторых, зоны могут иметь разные скоростные характеристики. И, наконец, в-третьих, зонирование уменьшает износ NAND-памяти и при правильной реализации гарантирует отсутствие провалов в скорости, что особенно важно для корпоративных систем хранения данных.

Удаление одного файла требует существенных перемещений данных, что тормозит накопитель и служит причиной повышенного износа NAND

Удаление одного файла требует перемещения данных, что тормозит накопитель и служит причиной повышенного износа NAND

Изначально концепция блочного хранения данных была создана для механических жёстких дисков, где её логика отвечала физическим принципам работы накопителя. С появлением твердотельных накопителей технология была адаптирована и для них — так проще всего оказалось сохранить совместимость. Однако флеш-память работает совсем не так, как магнитная запись: помимо операций записи и чтения она требует ещё и операции стирания блока.

В SSD с зонированием запись данных осуществляется упорядоченно. Нет «усиления записи», не требуется сборка мусора

В SSD с зонированием запись данных осуществляется упорядоченно. Нет «усиления записи», не требуется сборка мусора


Анкета загружается...

Напоминаем, стирание в памяти NAND не может происходить произвольным образом: зачищается весь блок, а если часть хранимых в нём данных всё ещё нужна, их необходимо перед стиранием перенести в другое место. Процесс расчистки места под стирание блоков NAND называется «сборкой мусора». Этот процесс загружает контроллер SSD и нередко приводит к тому, что постоянство скоростных характеристик не обеспечивается. Кроме того, лишние циклы стирания-перезаписи отнюдь не идут флеш-памяти на пользу, и она быстрее изнашивается.

В итоге классический SSD строится с достаточно серьёзным запасом прочности: часть флеш-памяти в нём не используется напрямую, а применяется в качестве «подменного фонда» для замены выходящих из строя ячеек NAND. Объём этого фонда может достигать 20-30% от общего объёма NAND, что, естественно, не способствует снижению стоимости. Солидную часть стоимости современных SSD также составляет DRAM, которая используется для хранения таблиц трансляции и позволяет накопителю более-менее поддерживать постоянство скоростных характеристик.

Переход к концепции зонирования позволяет решить обе вышеописанных проблемы: данные в таких накопителях записываются упорядоченно (в пределах зоны запись осуществляется только последовательно), порядок записи полностью прозрачен, и им можно управлять даже со стороны приложения, а значит, лишних стираний и перезаписей можно избежать. За счёт этого можно сократить подменный фонд NAND-ячеек, а значит, и снизить удельную стоимость хранения данных. Таблицы трансляции также принимают более компактный вид и DRAM-буфер тоже можно сделать меньше.

Благодаря тому, что зонирование лучше соответствует самой технологии NAND, Western Digital удалось добиться впечатляющих результатов: SSD с поддержкой ZNS может обеспечивать коэффициент «усиления записи» (write amplification) на уровне 1x, поскольку ему не требуются лишние операции стирания и перезаписи блоков NAND. Поэтому гарантируется постоянная скорость записи во всём объёме SSD.

Благодаря зонированию скорость записи на накопитель всегда максимальна

Благодаря зонированию скорость записи на накопитель всегда максимальна

Серьёзно улучшается и ситуация со временем отклика: если у обычных SSD оно сильно зависит от соотношения операций чтения к операциям записи, то у зонированного SSD этот параметр остаётся практически постоянным. А в целом латентность удаётся снизить на 57%. Итогом, венчающим проделанную Western Digital работу по внедрению концепции зонирования, стал новейший твердотельный накопитель Ultrastar DC ZN540.

Зонирование позволяет SSD поддерживать постоянную латентность при разных соотношениях чтение/запись

Зонирование позволяет SSD поддерживать постоянную латентность при разных соотношениях чтение/запись

Это первый в мире корпоративный SSD, в котором полностью реализованы все преимущества технологии зонирования. Он полностью отвечает спецификациям ZNS Command Set 1.0 и NVMe 1.3c. В накопителе применён новый высоконадёжный двухпортовый контроллер с внешним интерфейсом PCI Express 3.1. Основой новинки является 96-слойная память 3D NAND TLC. Накопитель выполнен в форм-факторе U.2 и может иметь объём до 8 Тбайт.

Благодаря зонированию новинка идеально подходит для многопользовательских сценариев и сценариев с большими объёмами потоковых данных. Компания говорит о четырёхкратном превосходстве над традиционными SSD в скорости и о 2,5-кратном — в качестве обслуживания (QoS, постоянство скоростных характеристик и латентности). За счёт более эффективного использования ресурсов NAND и DRAM новинка обеспечивает пониженную стоимость владения СХД и более низкую удельную стоимость хранения информации.

Скорость записи у зонированного SSD остаётся постоянной, а время отклика практически не растёт

Скорость записи у зонированного SSD остаётся постоянной, а время отклика практически не растёт

Western Digital опубликовала и результаты тестирования нового накопителя, сравнив его с сопоставимым по характеристикам обычным SSD. Как правило, SSD корпоративного типа проектируются с расчётом на постоянство производительности, но несовпадение принципов работы с данными на уровнях файловой системы и NAND приводят к закономерному результату: с номинальной скоростью удалось записать лишь около 1 Тбайт данных, после чего обычный SSD был вынужден заняться сборкой мусора, а скорость записи резко упала. Зонированный DC ZN540 с задачей справился, вообще не потеряв в скорости.

Если при чтении недостатки традиционного SSD можно компенсировать, то при записи зонированным накопителям нет равных

Если при чтении недостатки традиционного SSD можно компенсировать, то при записи зонированным накопителям нет равных

Аналогичным образом новинка проявила свои преимущества и при увеличении доли операций записи в нагрузке. У классического SSD время отклика выросло практически в два раза, в то время как у зонированной модели оно росло куда медленнее. Таким образом, можно с уверенностью говорить о том, что у зонированных SSD ситуация с предсказуемостью поведения обстоит куда лучше, нежели у классических моделей.

Поставки накопителей Western Digital DC ZN540 начались уже сейчас, правда, пока небольшими партиями. Можно с уверенностью сказать, что компания продолжит развивать данное направление. Особенно в свете роста популярности памяти QLC — внедрение зонирования позволит серьёзно поднять надёжность и производительность таких SSD, что сделает их более пригодными для использования в крупных СХД и облачных комплексах.

Но было бы ошибкой сказать, что зонирование актуально только для твердотельных накопителей. Конечно, в силу особенностей, свойственных NAND-памяти, оно лучше всего показывает себя именно в SSD, но польза есть и для традиционных жёстких дисков.

Технология SMR хорошо согласуется с принципами зонирования

Технология SMR хорошо согласуется с принципами зонирования

Речь идёт о моделях с «черепичной» записью (SMR), где сам принцип пересекающихся дорожек требует последовательной записи, а при стирании удаляется вся зона, а не только одна дорожка. Такие HDD позволяют достичь большой ёмкости при относительно малой цене — модель Ultrastar DC HC650, к примеру, имеет объём 20 Тбайт. Среди первых пользователей таких жёстких дисков можно назвать очень популярное облачное файловое хранилище Dropbox.

Новые накопители WD используют единый программный стек вне зависимости от типа (SSD или HDD/SMR)

Новые накопители WD используют единый программный стек вне зависимости от типа (SSD или HDD/SMR)

Компания продолжает активно участвовать в разработке программного обеспечения, а официальным сайтом проекта по внедрению зонирования по-прежнему остаётся ZonedStorage.io, где можно найти документацию и множество другой информации о зонировании. В частности, доступны сведения о дистрибутивах Linux, уже поддерживающих ZBD.

Если вы хотите получить более подробную информацию о решениях Western Digital, заполните форму выше.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1027876
16.12.2020 [17:00], Сергей Карасёв

Intel D7-P5510 и D5-P5316: серверные PCIe 4.0 SSD на базе 144-слойной TLC и QLC NAND

Корпорация Intel анонсировала сегодня новые твердотельные накопители корпоративного класса — изделия D7-P5510 и D5-P5316, предназначенные для применения в центрах обработки данных, в составе облачных платформ и пр.

Решение D7-P5510 — первый в мире накопитель, построенный по 144-слойной технологии TLC NAND (трёхуровневая архитектура ячейки памяти). Устройство выполнено в формате U.2 с толщиной корпуса 15 мм.

Заказчикам будут доступны модификации D7-P5510 вместимостью 3,84 и 7,68 Тбайт. Заявленная скорость чтения информации достигает 7000 Мбайт/с, скорость записи — 4194 Мбайт/с. Величина IOPS (операций ввода/вывода в секунду) при произвольном чтении и записи блоками по 4 Кбайт — до 930 000 и 190 000 соответственно.

Устройства могут выдерживать более одной полной перезаписи в сутки (DWPD). Среди особенностей новинок можно отметить поддержку NVMe-MI, более быструю работу TRIM, поддержку множественных пространств имён с возможностью блокировки, настраиваемый уровень TDP, а также аппаратное шифрование AES-256 (TCG OPAL 2.0.1).

В свою очередь, D5-P5316 — накопитель большей ёмкости с высоким уровнем износостойкости, произведённый по первой в отрасли 144-слойной технологии QLC NAND (четыре бита информации в ячейке). Устройства будут предлагаться в форматах U.2 и E1.L, а вместимость составит 15,36 и 30,72 Тбайт.

Для накопителей D5-P5316 приводятся показатели быстродействия на операциях чтения — до 6800 Мбайт/с и до 800 000 IOPS. Отмечается, что по скорости чтения, благодаря оптимизациям, новые QLC-накопители почти не отличаются от TLC. Это же относится и к различным показателям надёжности. В частности, для 30-Тбайт заявлена возможность записи до 18 Пбайт.

Новинки обеспечат высокую плотность хранения данных — до 1 Пбайт в 1U-шасси для E1.L-накопителей. Увеличение ёмкости вкупе со снижением энергопотребления снижает совокупную стоимость владения СХД. И через пару, по мнению Intel, SSD станут выгоднее HDD.

Продажи изделий D7-P5510 начнутся до конца 2020 года, тогда как решения D5-P5316 станут доступны в первой половине 2021-го.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1027981
16.12.2020 [17:00], Сергей Карасёв

Intel P5800X: самые быстрые PCIe 4.0 SSD на базе Optane второго поколения

Корпорация Intel сегодня представила передовой твердотельный накопитель для корпоративного применения — изделие Optane P5800X, обеспечивающее высочайшие показатели производительности. Это первые SSD компании, сочетающие интерфейс PCIe 4.0 и память Intel Optane базе второго поколения 3D XPoint.

Новые накопители будут доступны в форм-факторе U.2 и будут иметь ёмкость 400 Гбайт, 800 Гбайт, 1,6 Тбайт или 3,2 Тбайт. Скорость последовательного чтения у них достигает 7,2 Гбайт/с, а последовательной записи — 6,2 Гбайт/с.

Новинки могут похвастаться высочайшим показателем IOPS — операций ввода/вывода в секунду. При произвольных чтении и записи данных блоками по 4 Кбайт эта величина достигает 1 500 000. При этом задержка чтения в среднем составляет менее 6 мкс. В смешанном режиме чтения и записи задержка не превышает 25 мкс, а показатели IOPS достигает 1,8 млн.

В сравнении с первым поколением P4800X новинки практически утроили показатели пропускной способности и IOPS, улучшили показатели QoS и предсказуемость отклика накопителей, а также повысили надёжность: на протяжении срока службы они выдерживают по 100 полных перезаписей (DWPD) в сутки или до 584 Пбайт суммарно (PBW).

«Благодаря памяти Intel Optane компания изменила иерархию памяти и систем хранения данных, предоставив возможность использовать свои решения как на уровне производительности, так и на уровне хранения данных. Это позволяет создавать двухуровневые системы, где DRAM отвечает за быструю обработку информации, а энергонезависимая память выполняет функции хранилища. В случае систем хранения данных энергонезависимая память Optane используется как высокопроизводительный уровень, а NAND – как уровень для хранения больших объемов данных», — заявляет Intel. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/1027989
01.12.2020 [15:53], Юрий Поздеев

IBM смогла довести скорость и надёжность QLC-накопителей до уровня TLC

Еще совсем недавно многие покупатели SSD опасались ставить накопители с TLC памятью, предпочитая переплатить за более выносливую и надежную MLC. Но все течет, все меняется, и кто бы мог предположить, что IBM будет использовать в своих передовых СХД FlashSystem 9200 исключительно QLC-память, доведя ее долговечность и производительность до уровня TLC. Но обо всем по порядку.

Флеш-память с четырьмя уровнями ячеек (QLC) дешевле в производстве, чем флеш-память с тремя уровнями, имеет более высокую плотность хранения, однако это сказывается на ресурсе и надежности. QLC хранит 4 бита в одной ячейке, что увеличивает продолжительность операций ввода-вывода, а это негативно сказывается на скорости чтения и записи.

Кроме того, QLC имеет меньший срок службы, выражаемый в циклах стирания-записи. Чтобы преодолеть эти ограничения, IBM разработала контроллер на базе FPGA Xilinx для своих запатентованных накопителей Flash Core Module (FCM), который отслеживает и классифицирует блоки флеш-памяти на предмет работоспособности и долговечности. Блоки данных, которые записываются наиболее часто, перемещаются на ячейки флеш-памяти с самым большим остаточным ресурсом.

Все вместе это позволило получить 16 000 циклов перезаписи на накопителе с QLC-памятью (накопитель с TLC показал 18 000 циклов перезаписи по аналогичной методике измерений). Для сравнения: обычный QLC-накопитель имеет около 1000 циклов перезаписи. Кроме того, IBM решила отказаться от использования суперконденсаторов для защиты информации и стала использовать магниторезистивную память (MRAM) Everspin. Если учесть, что срок службы суперконденсатора не превышает 5-7 лет, последствия эксплуатации их в составе модулей в долгосрочной перспективе не внушала оптимизма. По сути, MRAM выступает в роли энергонезависимого кеша записи.

В FCM второго поколения IBM заменила 256-Мбит ST-DDR3 на 1-Гбит ST-DDR4. Изменилась основная память для хранения данных: с 64-слойной TLC NAND перешли на 96-слойную QLC NAND (оба типа памяти для IBM поставляет Micron). Это позволило увеличить максимальную емкость накопителя до 38,4 Тбайт, сохранить высокую производительность и обеспечить приемлемый ресурс (2 DWPD, как и в случае FCM первого поколения). Контроллер FCM-2 использует 20-канальный интерфейс NAND, сжатие данных выполняется «на лету» (с коэффициентом примерно 2.3).

Еще одной особенностью FCM второго поколения является возможность использования части ячеек в качестве SLC-кеша. Контроллер отслеживает шаблоны операций ввода-вывода и сохраняет наиболее часто используемые данные на SLC, вместо QLC, что положительно сказывается на скорости работы. Для снижения износа ячеек используется специальный алгоритм для выравнивания нагрузки на ячейки и сборки мусора, что позволяет повысить их живучесть.

Теперь пришло время посмотреть какие же преимущества дают новые FCM для СХД IBM FlashSystem 9200: в 2U с 24 накопителями полезная емкость может достигать 757 Тбайт, при этом эффективная емкость для стандартного набора данных составляет уже 1,73 Пбайт, что раньше являлось недостижимым для таких компактных систем, а если добавить к этому производительность в 4,5 млн IOPS и надежность 99,9999%, то получим очень серьезную заявку на лидерство в своем классе.

СХД поддерживает не только фирменные IBM FCM, но и стандартные NVMe/SAS SSD корпоративного класса, а также до четырёх накопителей SCM — Intel Optane или Samsung zSSD. Впрочем, SCM, по мнению IBM, гораздо интереснее и полезнее использовать с новыми шинами вроде CXL 2.0, которые полностью изменят подход к работе с данными.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026728
26.11.2020 [14:19], Сергей Карасёв

SSD-контроллер FADU FC4121 обеспечивает скорость передачи данных до 7,1 Гбайт/с

Относительно молодая компания FADU, основанная в 2015 году, представила контроллер FC4121, предназначенный для создания высокопроизводительных твердотельных накопителей (SSD) для центров обработки данных, облачных платформ и систем хранения информации корпоративного класса.

Изделие обеспечивает поддержку интерфейса PCIe 4.0 x4 (спецификация NVMe 1.4a). В настоящее время реализована возможность использования микрочипов флеш-памяти 3D TLC NAND, а в дальнейшем появится поддержка QLC и SLC NAND.

Для контроллера заявлены следующие показатели производительности: скорость последовательного чтения достигает 7100 Мбайт/с, скорость последовательной записи — 5100 Мбайт/с. Величина IOPS (операций ввода/вывода в секунду) может составлять до 1 650 000 при произвольном чтении блоков данных по 4 Кбайт и до 450 000 при произвольной записи.

В качестве буфера может применяться память DDR4/LPDDR4/LPDDR4X объёмом до 16 Гбайт. Реализовано аппаратное шифрование AES с ключом длиной 256 бит.

Компания FADU уже представила накопители референсного дизайна на базе FC4121, выполненные в форматах U.2 и EDSFF E1.S. Вместимость таких устройств варьируется от 2 до 16 Тбайт, а в дальнейшем планируется создание версии на 32 Тбайт. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026377
26.11.2020 [13:38], Юрий Поздеев

Micron планирует выпустить SSD и DIMM-модули 3D XPoint, чтобы составить конкуренцию Intel Optane

На конференции Sanford C. Bernstein Operational Decisions Conference компания Micron сообщила, что у нее есть планы по развитию SSD и DIMM-модулей на базе технологии 3D XPoint. Формально это прямая заявка на конкуренцию с Intel Optane через пару лет, когда Micron запустит свою серию продуктов 3D XPoint.

По заявлениям финансового директора Micron Дэйва Зинснера, компания будет продолжать создавать портфолио для 3D XPoint, он также отметил, что данная технология будет очень востребована в области искусственного интеллекта. В настоящее время Micron производит 3D XPoint для продуктов Intel Optane PMem 200 и твердотельных накопителей Micron X100, представленных в октябре 2019 года.

В ближайшие пару лет Micron планирует начать выпуск собственных накопителей 3D XPoint второго поколения, а также модулей DIMM 3D XPoint. По словам Дэйва Зинснера, у Micron до сих пор нет значительного дохода в этом сегменте, если не считать пластин 3D XPoint, которые они продают Intel. Кроме того, производственные линии 3D XPoint недостаточны загружены, что  прямо влияет на расходы Micron.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026335
26.11.2020 [12:36], Сергей Карасёв

SSD-контроллер Silicon Motion SM8266 позволит создать 16-Тбайт накопители PCIe 4.0

Компания Silicon Motion анонсировала контроллер SM8266, предназначенный для использования в высокопроизводительных твердотельных накопителях (SSD) корпоративного класса. Такие устройства хранения данных будут использовать для подключения интерфейс PCI Express 4.0 x4.

16-канальное изделие выполнено в соответствии со спецификацией NVMe 1.4, однако по желанию заказчика можно использовать интерфейсы Open Channel или Key-value. Присутствует DRAM-интерфейс, позволяющий использовать в качестве буфера память DDR3-2133, DDR3L-1866, LPDDR3-2133 и DDR4-2400.

В качестве основы для твердотельных накопителей могут применяться микрочипы флеш-памяти 3D TLC и QLC NAND. Максимально допустимая вместимость устройств — 16 Тбайт.

Контроллер обеспечивает скорость последовательного чтения до 6550 Мбайт/с и скорость последовательной записи до 3100 Мбайт/с. Показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) может достигать 950 000 при произвольном чтении блоков данных по 4 Кбайт и 220 000 при произвольной записи. Упомянута поддержка аппаратного шифрования по алгоритму AES с ключом длиной 256 бит.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026349
25.11.2020 [15:17], Сергей Карасёв

Платформа Phison FX SSD позволит адаптировать накопители под нужды заказчиков

Компания Phison объявила о доступности платформы FX SSD, предназначенной для построения высокопроизводительных твердотельных накопителей для крупных дата-центров, систем искусственного интеллекта, серверов приложений и платформ высокопроизводительных вычислений.

В рамках концепции Phison FX SSD предлагается возможность изменения прошивки, а также кастомизации печатной платы и контроллера. В результате, заказчики могут получить SSD, оптимизированные под конкретные задачи. Платформой предусмотрено использование интерфейса PCIe 3.0 x4 и формата U.2. В основу накопителей положены 96-слойные микрочипы флеш-памяти TLC NAND.

Заявленная скорость последовательного чтения информации может достигать 3400 Мбайт/с, скорость последовательной записи — 2800 Мбайт/с. Показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) — до 250 000 при произвольном чтении и до 640 000 при произвольной записи.

Предусмотрены две разновидности накопителей с разным уровнем надёжности: 1 DWPD (полных перезаписей в сутки) и 3 DWPD. В первом случае вместимость может составлять 960 Гбайт, а также 1,92 и 3,84 Тбайт, во втором — 1,6 и 3,2 Тбайт. 

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026280
13.11.2020 [16:14], Игорь Осколков

FMS20: QLC, EDSFF, NVMe-oF и DPU — четыре столпа хранилищ будущего

На Flash Memory Summit ветеран индустрии Говард Маркс (Howard Marks), ныне работающий в VAST Data, представил традиционный доклад о текущем состоянии сектора корпоративных хранилищ, в котором отметил текущие достижения и тенденции.

Менее чем за полтора десятка лет flash-память в корпоративном секторе превратилось из экзотичного нишевого решения стоимостью как самолёт в массовый продукт. IDC в начале этого года отрапортовала о доминировании all-flash решений над гибридными, а Gartner перестал в некоторых отчётах выделять flash-хранилища в отдельный сегмент, приписав их СХД общего назначения. Кроме того, стали, наконец, появляться относительно дешёвые и доступные all-flash хранилища.

Стоимость гигабайта flash-памяти стремительно снижалась, хотя и неравномерно. Современные дешёвые SSD на базе QLC (в пример приводится первый QLC-диск Micron ION 5210) менее чем в 4 раза дороже современных же HDD. При этом «дорогие» и высокопроизводительные жёсткие диски 10K/15K RPM окончательно заброшены всем производителями. Nearline-накопители растут в объёме, но теряют в скорости работы и IOPS, тогда как на рынке уже появились SSD, обогнавшие их по ёмкости. И, к примеру, последняя новинка Nimbus, ExaDrive NL, стремится к удешевлению (3,5”, 64 Тбайт QLC, но только SATA/SAS).

При этом сами flash-накопители теперь заметно дифференцированы. В корпоративном секторе дорогие, быстрые и надёжные двухпортовые накопители дополняются более простыми и дешёвыми однопортовыми (даже с SATA), а у гиперскейлеров вообще свои требования — больше ёмкости за меньшую цену и никаких излишеств — QLC без SLC-кеша и минимальный DRAM-кеш. Особняком стоит SCM (Storage Class Memory), находящаяся между обычными SSD и DRAM, сочетая преимущества и недостатки обоих типов памяти. Фактически на рынке есть только 3D XPoint, причём массово лишь от Intel, которая потихоньку избавляется от NAND-бизнеса.

Конкуренцию ей могли бы составить (но по факту это не совсем так) Samsung Z-SSD или Toshiba XL-Flash, которые на самом деле являются ещё одной вариацией SLC NAND (быстрой, но дорогой) и опять таки наследуют всё её преимущества и недостатки, из-за чего, к примеру, реальной заменой той же Optane DCPMM (теперь уже PMem) они не являются. Из прочих альтернативных технологий памяти докладчик отмечает только STT-MRAM от Everspin, которая используется как замена DRAM-кеша в SSD.

Ну а массовой, по-видимому, в силу дешевизны со временем станет QLC-память. Причём в сочетании с различными техниками, которые могут нивелировать её минусы в отношении скорости и ресурса. В частности, использование большого промежуточного кеша из DRAM или 3D XPoint позволит переупорядочить данные перед записью в ячейки, а дедупликация и сжатие к тому же помогут приблизить стоимость хранения к HDD. Зонирование и управление со стороны хоста тоже будут этому способствовать. Из подобных систем докладчик отмечает решение «родной» компании VAST Data, Pure Storage FlashArray//C и новые NetApp FAS500f — все с NVMe-накопителями, а первые два ещё и с NVMe-oF.

И именно NVMe-oF станет следующим большим шагом в развитии индустрии хранения данных. Неслучайно его поддержка включена в базовый набор спецификацией NVMe 2.0. «Классические» SAN (на базе FC, например), по мнению инженера HPE, участвующего в разработке нового стандарта для обнаружения и настройки NVMe-пулов в сети (mDNS + DNS-SD), останутся только локально, а в остальных сферах и дальше будет развивать дезагрегация, так что в будущем вполне можно будет подключиться к облачному NVMe-хранилища в рамках гибридного облака.

Массивы хранения смогут быть отделены от контроллеров, которых может быть сразу много, и от потребителей. Особую роль в этом могут сыграть DPU, рынок которых только зарождается. Они могут просто взять на себя часть задачи по обработке и передаче данных, но и могут поменять сам ландшафт СХД. Наличие root-комплекса в таких устройствах позволит избавиться от CPU в принципе — сейчас они заняты и обработкой данных (всё те же сжатие и дедупликация), и дают линии PCIe, которые нужны и накопителям, и сетевым адаптерам. И пропускной способности, во всяком случае для типовых x16, может не хватать для быстрых адаптеров и одновременно большого числа накопителей.

Сами накопители тоже будут меняться. U.2 становится менее популярным, а из новых форм-факторов победу одержал стандарт EDSFF, вытеснив альтернативный NF1. EDSFF актуален в первую очередь для гиперскейлеров, но, похоже, корпоративные системы к нему тоже будут обращаться. «Длинная» версия E1.L подойдёт для плотных СХД, и уже есть решения, вмещающие 1 Пбайт в 1U. Есть и альтернативный форм-фактор E3.S. E1.S доступен в «тонкой» (5,9 мм) и «толстой» (до 25 мм) версиях. Первая предлагает более высокую плотность, вторая — более высокую производительность, но при этом низкие требования к охлаждению.

M.2 тоже будет использоваться, но скорее в качестве локального (или загрузочного) хранилища. А в рамках OCP оба малых форм-фактора используются не только для накопителей, но и для некоторых ускорителей, причём есть варианты и со сдвоенными слотами. Впрочем, это уже вотчина гиперскейлеров, у которых, как и было сказано ранее, особые требования. Facebook, HPE и Microsoft вместе с другими компаниями сейчас разрабатывают новый, единый стандарт облачных SSD, свежий релиз которого выйдет в декабре. Впрочем, как на самом деле будет развиваться flash и индустрия хранения данных, покажет время, и приведённые здесь тенденции и явления могут быть скорректированы.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1025325
Система Orphus