Так называемые «вычислительные» или «умные» накопители продолжают покорять рынок. Несколько дней назад компания NGD Systems завершила создание своей серии вычислительных SSD, дополнив существующие модели версией в форматe EDSFF E1.S.
Теперь к поставщикам такого рода решений присоединилась корпорация Samsung, наконец-то начавшая поставки накопителей SmartSSD, в основе которых лежат ПЛИС Xilinx.
Напомним, что сама концепция «умного» SSD проста: это накопитель, несущий на борту помимо традиционного контроллера флеш-массива и достаточно мощный процессор общего назначения, обычно на базе архитектуры ARM. Наличие такого процессора позволяет разгрузить сервер или систему хранения данных от ряда рутинных операций, выполняемых обычно центральными процессорами. Каких именно операций — зависит от программного обеспечения такого SSD.
Подход альянса Samsung и Xilinx к проектированию вычислительных SSD в корне отличается от принятого NGD: в качестве вычислительного ядра в SmartSSD используется не классический процессор, а программируемая логическая матрица Xilinx из серии UltraScale. Программирование для ПЛИС сложнее разработки обычного ПО, но это окупается расширенными возможностями, а в ряде случаев — и более высокой производительностью.
Впервые накопители SmartSSD были продемонстрированы на конференции SC18. Эти прототипы использовали форм-фактор классической платы расширения с разъёмом PCI Express. Это не самый удобный формат для сколько-нибудь масштабных систем хранения данных, поскольку количество слотов PCIe в системе обычно достаточно сильно ограничено, за исключением отдельных специализированных моделей серверов.
Но серийные накопители SmartSSD, которые Samsung, наконец, официально представила, имеют более традиционный форм-фактор U.2. Внутри такой накопитель состоит из двух основных функциональных блоков: обычного массива V-NAND TLC ёмкостью 4 Тбайт с контроллером Samsung и ПЛИС Xilinx Kintex UltraScale+ KU15P, которая имеет собственный пул оперативной памяти объёмом 4 Гбайт. В стандартном серверном корпусе высотой 2U можно разместить до 24 таких накопителей, суммарный объём флеш-массива при этом составит 96 Тбайт.
SmartSSD может работать в качестве классического SSD, но с помощью стандартного стека OpenCL и средств разработки Xilinx разработчик ПО может задействовать и ресурсы набортной ПЛИС для выполнения нужных ему задач. Для реализации различных ускорителей в ПЛИС доступно примерно 330 тысяч логических ячеек из 523 тысяч, имеющихся в составе Kintex UltraScale+ KU15P. В этих ячейках можно создать либо новый вычислительный модуль под уникальные нужды заказчика, либо использовать уже имеющиеся реализации различных ускорителей и вычислительных блоков для ПЛИС.
Некоторые возможности уже доступны в рамках инициативы Xilinx Storage Services, например, IP-блоки для сжатия/декомпрессии и шифрования данных. Но возможности SmartSSD намного шире, и ничто не мешает реализовывать более сложные сценарии обработки данных, вплоть до аналитики баз данных или обработки HDR-видеоконтента.
Накопители SmartSSD хороши ещё и тем, что вычислительные ресурсы СХД, построенной на базе таких SSD, будут расти по мере увеличения количества накопителей. К примеру, компания Lewis Rhodes Labs уже предлагает системы хранения данных NPUSearch, в которых все операции поиска и индексации данных выполняются за счет ПЛИС на борту накопителей. Другой партнёр Xilinx, Eideticom, сообщает о том, что в их системе, использующей фреймворк NoLoad SSD при коэффициенте сжатия данных 10x загрузка центрального процессора сервера на 70% ниже за счёт использования ресурсов SmartSSD.
К сожалению, несмотря на рост популярности стандарта PCI Express 4.0, в текущей версии Samsung SmartSSD реализована поддержка только PCIe 3.0 в виде стандартных для форм-фактора U.2 четырёх линий с совокупной пропускной способностью 32 Гбит/с. Освоение новых версий PCIe, впрочем, значится в планах альянса Samsung ‒ Xilinx.
Xilinx не без оснований считает, что за вычислительными накопителями будущее. Уже в течение ближайших лет компания ожидает, что на долю таких SSD будет приходиться не менее 5% рынка твердотельных накопителей. В настоящий момент SmartSSD доступны для предварительного заказа, а массовые поставки новинок планируется начать в январе следующего года. Среди других похожих проектов можно упомянуть сопроцессоры и smart-накопители PLIOPS и ScaleFlux для ускорения работы баз данных.
Источники:
