Вчера был опубликован релиз спецификаций NVMe 2.0. Из скромного протокола для блочных устройств хранения данных, использующих PCI Express, NVMe эволюционирует в один из самых важных и универсальных протоколов для хранилищ практически любого типа. Новые спецификации будут способствовать развитию экосистемы устройств NVMe: SSD, карт памяти, ускорителей и даже HDD.

Вместо базовой спецификации для типовых PCIe SSD и отдельной спецификации NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF), версия 2.0 изначально разработана как модульная и включает целый ряд отдельных стандартов: базовый набор (NVMe Base), отдельные наборы команд (NVM, ZNS, KV), спецификации транспортного уровня (PCIe, Fibre Channel, RDMA, TCP) и спецификации интерфейса управления (NVMe Management Interface). Вместе они определяют то, как программное обеспечение хоста взаимодействует с накопителями и пулами хранения данных через интерфейсы PCI Express, RDMA и т.д.

Базовая спецификация теперь охватывает и локальные устройства, и NVMe-oF, но является намного более абстрактной и не привязанной к реальному миру — было изъято столько всего, что её уже недостаточно для определения всей функциональности, необходимой для реализации даже простого SSD. Реальные устройства должны ссылаться ещё как минимум на одну спецификацию транспортного уровня и на одну спецификацию набора команд. В частности, для типовых SSD, к которым все привыкли, это означает использование спецификации транспорта PCIe и набора команд блочного хранилища.

Три стандартизированных набора команд (блочный доступ, ZNS и Key-Value) охватывают области применения от простых твердотельных накопителей с «тонкими» абстракциями над базовой флеш-памятью до относительно сложных интеллектуальных накопителей, которые берут на себя часть задач по управлению хранением данных, традиционно выполнявшихся программным обеспечением на хост-системе. При этом различным пространствам имен, расположенным за одним контроллером, дозволено поддерживать разные наборы команд.

В NVMe 2.0 также добавлен стандартный механизм управления пулами хранения данных, который позволяет более тонко управлять нагрузкой в зависимости от производительности, ёмкости и выносливости конкретных устройств. Иерархия пулов также была расширена ещё одним уровнем доменов, внутри которых теперь существуют группы, где, в свою очередь, находятся отдельные наборы NVM-устройств.

Будущие наборы команд, например для вычислительных накопителей (computational storage), все еще находятся в стадии разработки и пока не готовы к стандартизации, но новый подход NVMe 2.0 позволит легко добавить их при необходимости. В принципе, в состав NVMe мог бы войти и стандарт Open Channel, но отрасль считает, что парадигма зонированного хранения обеспечивает более разумный баланс, и интерес к Open Channel SSD ослабевает в пользу ZNS-решений.

Из прочих изенений в NVMe 2.0 можно отметить поддержку 32-бит и 64-бит CRC, новые правила безопасного отключения устройств в составе общих хранилищ (при доступе через несколько контроллеров), более тонкое управление правами доступа — можно разрешить чтение и запись, но запретить команды, меняющие настройки или состояние накопителя — и дополнительные протоколы, касающиеся обновления прошивок.

Также в NVMe 2.0 появилась явная поддержка жёстких дисков. Хотя маловероятно, что HDD в ближайшее время перейдут на использование PCIe вместо SAS или SATA, поддержка таких носителей означает, что в будущем предприятия смогут унифицировать свои SAN c помощью NVMe-oF и отказаться от старых протоколов, таких как iSCSI.

В целом, NVMe 2.0 приносит не та уж много новых функций, как это было с прошлыми версиями. Однако сама реорганизация спецификации поощряет итеративный подход и эксперименты с новыми функциями. Так что в ближайшие несколько лет, вероятно, обновления будут менее масштабными и станут выходить чаще.

Компания Marvell анонсировала контроллеры Bravera SC5, предназначенные для построения серверных SSD нового поколения с интерфейсом PCIe 5.0. Представлены изделия MV-SS1331 и MV-SS1333 с восемью и шестнадцатью каналами доступа к NAND-памяти (до 1600 МТ/с) соответственно. В семейство Bravera впоследствии войдут и другие продукты.

Здесь и ниже изображения Marvell

Заявленная скорость последовательного чтения информации может достигать 14 Гбайт/с, скорость последовательной записи — 9 Гбайт/с. Производительность случайного чтения достигает 2 млн IOPS, записи — 1 млн IOPS. Задержка составляет менее 6 мкс, а функция Elastic SLA Enforcer позволит более тонко управлять приоритетами и очередями, а также собирать телеметрию на аппаратном уровне.

В составе изделий задействованы наборы ядер ARM Cortex-R8, Cortex-M7 и Cortex-M3. Есть аппаратные движки для шифрования и обеспечения безопасности. Контроллер поддерживает ECC-память DDR4-3200 и LPDDR4x-4266, а также NAND-чипы SLC/MLC/TLC/QLC от крупнейших производителей: Kioxia, Micron, Samsung, SK hynix, Western Digital и YMTC. Партнёрами в рамках запуска названы AMD, Intel и Renesas.

Контроллер поддерживает спецификации NVMe 1.4b и предлагает четыре линии PCIe 5.0 (x4 или два порта x2). Компания постаралась сделать его как можно более универсальным и подходящим как для нужд гиперскейлеров, так и для корпоративных решений. Он поддерживает стандарты ZNS, >Open Channel SSD, Kioxia SEF.

Пробные поставки образцов контроллеров уже начались. Первыми заказчиками стали Facebook✴ и Microsoft, развивающие стандарт OCP Cloud SSD, который несколько шире спецификаций NVMe. Именно на них ориентирована старшая, 16-канальная версия контроллера, которая благодаря своим габаритам (20 × 20 мм) позволяет создавать накопители в форм-факторе EDSFF E1.S. Правда, энергопотребление у неё выше, чем у 8-канальной — 9,8 Вт против 8,7 Вт.

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.

HPE анонсировала Superdome Flex 280 с поддержкой процессоров Intel Xeon третьего поколения, которые вышли недавно. Данная модель дополняет портфель HPE Superdome Flex и ориентирована на средние предприятия, для которых избыточна масштабируемость до 32 сокетов. Оптимально данная модель подойдет для больших баз Oracle, SAP HANA или SQL-сервера.

Новинка выпускается в форм-факторе 5U и поддерживает установку 2 или 4 процессоров Intel Xeon Gold или Intel Xeon Platinum. Это выгодно отличает Superdome Flex от других подобных систем, в которых можно использовать только Intel Xeon Platinum, который стоит значительно дороже.

Недавно анонсировали новые процессоры Intel Xeon третьего поколения, в которых не только добавили функции ускорения ИИ, но и поддержку более быстрой памяти DDR4-3200, что должно положительным образом сказаться на производительности. Максимально в одну платформу можно установить до 24 Тбайт оперативной памяти, а если и этого недостаточно, то можно использовать Intel Optane PMem 200 .

Слотов расширения PCIe тоже достаточно для большинства задач — до 32 на одну платформу, при этом можно установить до 16 графических ускорителей NVIDIA. Для локального хранилища можно использовать до 20 накопителей SAS/SATA/NVMe. Масштабируется платформа Superdome Flex 280 до 8 процессоров с шагом в 2 CPU, что позволяет работать с большими базами данных и моделями для ИИ, для которых требуется большой объем оперативной памяти. Суммарно можно получить до 224 ядер и до 24 Тбайт общей памяти.

HPE Superdome Flex 280 будет доступен в 4 квартале 2020 года.

Сегодня в Риме компания AMD провела европейскую презентацию процессоров EPYC Rome (символично, не правда ли?), на которой неожиданно представила совершенно новый процессор — EPYC 7H12. Новинка отличается не только своим нестандартным названием, но и характеристиками, которые делают её самым мощным серверным процессором AMD на текущий момент.

Процессор EPYC 7H12 обладает 64 ядрами, как и другие старшие модели семейства EPYC Rome. Базовая частота новинки составляет 2,6 ГГц, а максимальная Turbo-частота достигает 3,3 ГГц. Для сравнения — возглавлявший до этого семейство Rome процессор EPYC 7742 обладает значительно более низкой базовой частотой в 2,25 ГГц, а вот в режиме Turbo может разгоняться чуть выше — до 3,4 ГГц. Средняя же рабочая частота новинки будет выше.

Источник изображения: AMD

Базовая частота напрямую влияет на уровень TDP процессора. Поэтому показатель TDP EPYC 7H12 увеличился до 280 Вт, тогда как у EPYC 7742 он составлял 225 Вт. Из-за возросшего TDP новый процессор рекомендуется использовать в серверах с системами жидкостного охлаждения. Один из партнёров AMD, компания Atos, уже показала узел Bullsequana XH2000 с восемью процессорами EPYC 7H12 и полностью жидкостным охлаждением, высота которого составит лишь 1U.

Источник изображения: Atos

Кроме как частотами и уровнем TDP, процессоры EPYC 7H12 и EPYC 7742 ничем не отличаются друг от друга. Оба имеют 64 ядра Zen 2, 128 вычислительных потоков, 256 Мбайт кеш-памяти третьего уровня, 128 линий PCIe 4.0 и контроллер памяти с восемью каналами и поддержкой DDR4-3200.

Процессор EPYC 7H12 ориентирован на использование в составе высокопроизводительных вычислительных систем и центрах обработки данных. Согласно синтетическому тесту Linpack, новый процессор обеспечивает прирост производительности до 11 % по сравнению с EPYC 7742, который мы протестировали в августе.

Цена новинки пока не названа. Не исключено, что она будет заметно выше, чем у 7742. Всё-таки, это особый сегмент рынка, где даже за незначительный прирост производительности готовы платить. Аналогичную политику проводит и Intel. В семействе Xeon на базе Broadwell были модели с индексом A, которые отличались чуть более высокими частотами. А летом Intel представила процессор Xeon Platinum 8284, который в сравнении с базовой моделью 8280 также имеет повышенную частоту и возросший в полтора раза ценник.

Протокол NVMe стремительно отвоёвывает позиции у более привычных SAS и SATA, что неудивительно — последние несут в себе тяжелый груз наследия механических накопителей и далеко не самым оптимальным образом работают с современными твердотельными устройствами хранения данных. В локальном масштабе проблем у NVMe нет, но крупные вычислительные системы часто нуждаются в пробросе протоколов в сетевой среде, объединяющей вычислительные узлы или соединяющей их с системами хранения данных.

FC-NVMe может параллельно работать с FC-SCSI

Довольно активно в качестве такой среды используется технология Fibre Channel. Первая волна решений шестого поколения обеспечивает передачу данных со скоростью 3200 Мбайт/с, а вторая уже рассчитана на внушительные 12800 Мбайт/с. Проблему проброса NVMe в среде Fibre Channel решила компания Cavium, известный разработчик интеллектуальных сетевых процессоров и решений. Она в числе первых обнародовала поддержку стандарта NVMe over Fibre Channel (FC-NVMe) версии 1.0. Процессоры Cavium QLogic серий 2700 и 2690 (шестое и пятое поколение FC, соответственно), используемые в адаптерах HBA, получили полную поддержку FC-NVMe 1.0 путём обновления прошивок и драйверов.

Адаптеры QLogic 2700 (поколение 6.1, 3200 Мбайт/с)

Теперь соответствующие адаптеры отлично подходят для подключения серверных систем к хранилищам данных на базе флеш-памяти, использующим протокол NVMe. Новый стандарт позволяет использовать пропускную способность Fibre Channel эффективно, без дополнительных задержек и падения производительности. В открытом доступе обновлений пока нет, но их можно запросить у продажного отдела Cavium. Рассчитаны новые драйверы на работу в среде Linux и поддерживают режимы Initiator, Target и Target SPDK. Поддерживается параллельная обработка потоков FC-NVMe и FCP-SCSI, что делает Fibre Channel ещё более универсальной технологией. В настоящее время именно Cavium является компанией, внесшей наибольший вклад в развитие технологии FC-NVMe.