Компания Global Industry Analysts Inc. (GIA) подготовила развёрнутый отчёт Non-Volatile Dual In-line Memory Modules (NVDIMM) – Global Market Trajectory & Analytics, в котором рассматривается состояние глобального рынка памяти NVDIMM. Эксперты полагают, что данный сектор в обозримом будущем ожидает устойчивый рост. NVDIMM представляет собой гибридное решение, сочетающее тем или иным образом традиционную DRAM и энергонезависимую память.

По оценкам GIA, в 2020 году объём глобальной отрасли NVDIMM в денежном выражении составил приблизительно $89,3 млн. К 2026-му этот показатель, по прогнозам аналитиков, достигнет $170 млн. Таким образом, значение CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) окажется на уровне 11,1 %. Для сравнения — годовой объём рынка обычной DRAM составляет десятки миллиардов долларов.

Micron

По направлению NVDIMM-N (DIMM с флеш-памятью и DRAM) ожидается величина CAGR в 11,5 %. В результате к 2026 году объём данного сегмента достигнет $116,1 млн. А в сегменте NVDIMM-F (DIMM с флеш-памятью) прогнозируется значение CAGR на уровне 10,3 %. В 2021 году объём рынка NVDIMM в США составит около $26,9 млн. GIA также отмечает, что отрасль NVDIMM в Китае до 2026 году будет расти с показателем CAGR в 14,6 %, в результате чего достигнет объёма $35,6 млн. В целом, подобные решения так и остаются нишевыми.

Компания Rambus анонсировала, что она приобрела технологии, патенты и другие активы компании Diablo Technologies для расширения собственных позиций на рынке гибридной памяти DRAM и накопителей на памяти типа флеш. Покупка активов Diablo Technologies дополнит разработки Rambus в области создания технологий для подсистем памяти с высочайшей пропускной способностью и низким потреблением. Также новое приобретение пойдёт на пользу объявленному в марте прошлого года сотрудничеству между компаниями Rambus и IBM на ниве создания гибридных систем хранения данных. Финансовая сторона сделки не раскрывается, что в обычаях компании Rambus.

Модули NVDIMM Diablo Memory 1

Компания Rambus вряд ли нуждается в представлении. Её неофициальное прозвище ― самая юридическая компания Кремниевой долины. В многочисленных и продолжительных судах она отстояла своё сомнительное право взимать лицензионные отчисления с производителей памяти и интерфейсов памяти (контроллеров). В своё время она предложила популярную до сих пор сигнальную структуру интерфейса DRAM и скрыла, что эти разработки защищены патентами. Когда индустрия подсела на этот интерфейс, Rambus начала предъявлять счета.

С компанией Diablo Technologies тоже не всё так просто. Она была создана в 2003 году и отметилась разработкой контроллеров (буферов) памяти NAND и прошивок для выпуска энергонезависимых модулей NVDIMM. В частности, около пяти лет назад Diablo Technologies для компании NetList разработала контроллеры для модулей NVDIMM. Контроллеры создавались совместно с компанией SMART Storage Systems. В 2014 году компанию SMART Storage Systems приобрела компания SanDisk, и на основе купленных разработок начала выпускать фирменные модули памяти ULLtraDIMM, которые, по сути, представляли собой SSD в формфакторе DIMM. Почти сразу после анонса ULLtraDIMM выяснилось, что контроллеры SMART Storage Systems и Diablo Technologies используют украденные у NetList патентованные разработки.

Модули ULLtraDIMM компании SanDisk

Насколько нам известно, судебный спор между NetList и Diablo Technologies до сих пор не улажен. Компания Diablo Technologies красиво ушла от ответственности ещё в декабре 2017 года. Тогда на судебном заседании юрист компании заявил, что Diablo Technologies просто прекратила свою повседневную деятельность, а высшее руководство разошлось по другим компаниям. Что и как приобрела в таком случае Rambus, остаётся только догадываться. В чём наверняка можно быть уверенным, компания NetList вряд ли так просто оставит её в покое даже несмотря на «юридический» авторитет Rambus.

Бренд Crucial, принадлежащий компании Micron Technology, анонсировал новые модули памяти NVDIMM, предназначенные для использования в серверном оборудовании.

Напомним, что изделия NVDIMM, или Non-Volatile Dual In-line Memory Module, представляют собой энергонезависимые решения. По сути, это гибрид традиционной памяти DRAM и NAND.

Новые модули Crucial NVDIMM имеют ёмкость 32 Гбайт. В случае внезапного сбоя питания информация из DRAM переписывается в память NAND, благодаря чему впоследствии возможно её полное восстановление.

Важно отметить, что комплект поставки включает специальный суперконденсаторный блок в формате 2,5-дюймового накопителя. Это устройство выполняет функции резервного источника питания.

Выпущенные изделия обеспечивают производительность в 2933 млн пересылок в секунду (MT/s). На модули памяти предоставляется пожизненная гарантия.

О цене представленных решений, к сожалению, ничего не сообщается.

Компания Micron Technology анонсировала модули памяти DDR4 NVDIMM-N ёмкостью 32 Гбайт, рассчитанные на использование в серверах.

Концепция NVDIMM, или Non-Volatile Dual In-line Memory Module, предусматривает создание энергонезависимой памяти. В случае NVDIMM-N объединены чипы DRAM и NAND. При этом NAND используется лишь с целью сохранения и последующего восстановления данных с DRAM в случае перебоя электроэнергии.

При возникновении неожиданных проблем с питанием запись данных в память NAND может осуществляться за счёт суперконденсатора. Это позволяет избежать потери важной информации и предотвратить потенциальный сбой программного обеспечения, что в серьёзных серверных системах крайне важно.

Micron Technology отмечает, что память NVDIMM-N обеспечивает уникальный баланс пропускной способности, ёмкости, надёжности и цены. Изделия нацелены на серверные системы, применяющиеся в сегменте аналитики данных, финансовом секторе, медицине, торговле и других критичных областях.

Более подробную информацию о памяти NVDIMM-N можно найти здесь.

Ранее мы сообщали, что летом 2015 года компания Rambus внесла коррективы в модель ведения бизнеса и стала бесфабричным производителем компонентов для выпуска оперативной памяти. Первой продукцией Rambus стали буферизированные драйверы RB26 для регистровой памяти RDIMM и LRDIMM в версии DDR4. На днях компания расширила ассортимент фирменной продукции регистровыми драйверами NVRCD (non-volatile register clock driver) для производства так называемых энергонезависимых модулей DIMM или NVDIMM.

Буферы RB26 (Rambus)

Модули NVDIMM стандартизованы в виде двух типов: NVDIMM-F и NVDIMM-N. Третий тип — NVDIMM-P — станет стандартом в 2018 году применительно к памяти стандарта DDR5. Память NVDIMM-F представляет собой SSD в формфакторе и с интерфейсом DDR DIMM. Планка NVDIMM-F свободно устанавливается в стандартный слот для памяти на материнской плате и благодаря особой версии BIOS и специализированному программному обеспечению работает как оперативная память. То же самое можно сказать про планки памяти NVDIMM-N и NVDIMM-P. Все они работают в обычных слотах для памяти.

Блок-схема модуля NVDIMM и роль драйвера NVRCD в его составе (Rambus)

Регистровые NVRCD-драйверы Rambus ориентированы на выпуск модулей типа NVDIMM-N и NVDIMM-P, когда последняя станет стандартом. Модули NVDIMM-N сочетают на одной планке обычную память DRAM и флеш-память. Такие модули памяти всегда можно отличить по наличию отдельной батарейки на модуле или в виде выносного блока.

Батарейка и DDR4 NVDIMM компании Micron (Micron)

Драйверы Rambus NVRCD стали первым в индустрии решением, полностью соответствующим спецификациям JEDEC DDR4 RCD. Заявлено, что драйверы Rambus NVRCD обеспечат скорость работы NVDIMM-памяти DDR4 вплоть до 3200 МТ/с. С подобными модулями, уверены в Rambus, серверы и облачные сервисы смогут достичь новых высот производительности. Поставки решений уже стартовали. В будущем драйверы Rambus NVRCD станут основой памяти NVDIMM-P, у которой вместо DRAM и (или) NAND основной и единственной памятью станут микросхемы ReRAM или MRAM.

Основным ограничителем в ряде серьёзных задач, исполняемых в ЦОД, служит узкое место в виде подсистемы хранения данных. Да, в последние годы твердотельные накопители сделали огромный шаг вперёд, и всё же в ряде случаев они проигрывают обычной оперативной памяти, особенно там, где ценится низкая задержка при обращении к данным, например, в крупных системах БД. Технология Intel 3D XPoint призвана устранить это «бутылочное горлышко», решив заодно и проблему с необходимостью загружать данные в память каждый раз при сбоях электропитания. Как известно, она предусматривает создание не только накопителей в привычных нам форматах PCIe, M.2 и U.2, но и в виде модулей DIMM — и такие модули на днях Intel успешно продемонстрировала в работе.

Выглядят такие модули точно так же, как и обычные DIMM. Устанавливаются они в те же слоты серверной платформы, что и оперативная память, а современные технологии позволяют им выглядеть как блочным устройством, так и расширением RAM. Производительность у модулей Intel Persistent Memory находится в промежутке между DIMM и твердотельными накопителями, но особенно удобны они для использования совместно с приложениями типа «база данных в памяти», таких, как SAP HANA (платформа для анализа данных и машинного обучения). Неудивительно, что демонстрация состоялась на конференции SAP Sapphire 2017, которая проходит сейчас в городе Орландо, штат Флорида (США), и использовалась при этом именно платформа SAP HANA.

Разумеется, сфера применения энергонезависимых модулей памяти не ограничена базами данных — от внедрения новой технологии выиграют все, от платформ виртуализации и облачных сервисов до суперкомпьютеров, производительность которых тоже упирается в традиционные «костыли». Полный список задач занял бы не одну страницу. Когда же нам следует ожидать новую революцию в сфере хранения данных? Судя по официальным данным, представленным Intel, начала поставок модулей Persistent Memory следует ожидать в 2018 году вместе с обновлением процессоров Xeon Scalable (кодовое название Cascade Lake). Но работу над программной поддержкой такой памяти следует начинать уже сейчас, и Intel готова предоставить разработчикам нужные библиотеки NVML (Non-Volatile Memory Libraries). Дополнительная информация также имеется на сайте Persistent Memory Programming.

Проблема с делением вычислительных систем на зоны «быстрой» и «медленной» памяти действительно в последние годы встаёт всё более остро. В этом году, с 3 по 7 апреля в Казанском федеральном университете прошла международная конференция, посвящённая развитию параллельных вычислительных технологий, где этот вопрос разбирался отдельно и глубоко. Мы опубликовали даже посвящённую этому событию статью. Одним из главных «виновников» торжества стала Intel, которая продемонстрировала свои достижения: процессоры Xeon E5 v4, шину Omni-Path, ускорители Xeon Phi Knights Langing и сопроцессоры машинного обучения, в том числе, ускорители Nervana.

Затронула компания и технологию Optane. Первые накопители на базе энергонезависимой памяти 3D XPoint — это лишь верхушка айсберга: они практически ничем не отличаются от обычных SSD и могут предложить только количественные улучшения, а компания Intel замахивается на всю парадигму с делением памяти на области. На вышеприведённой диаграмме всё ещё присутствуют накопители SSD в качестве быстрой памяти подкачки, но ничто не мешает и переходу полностью на модули Persistent Memory DIMM. В такой схеме останется разве что удалённое звено СХД на базе HDD с SSD-кешем, но как показывает практика и демонстрация прототипа The Machine, оснащённого 160 Тбайт единого пространства памяти, можно отказаться и от этого звена. Пока это очень сложно, поскольку память NAND не обладает нужными скоростными характеристиками, а DRAM целиком зависит от надёжности электропитания. Массовое распространение чипов 3D XPoint может положить этой сложности конец.

В предельном виде иерархия для одного вычислительного узла станет выглядеть следующим образом: «ЦП + кеш + встроенная в ЦП быстрая память типа MCDRAM + модули NVDIMM 3DXP + межузловые соединения». Здесь на помощь придёт технология NVMe over Fabric, обеспечивающая быструю связь с низким временем отклика между различными узлами ЦОД или суперкомпьютера. Решения физического уровня существуют вполне подходящие: так, шина InfiniBand EDR уже в 2014 году могла обеспечивать соединения на скорости 300 Гбит/с, а решения уровня 2017 года достигли впечатляющих 600 Гбит/с. Первое поколение Intel Omni-Path уже работало на скорости 100 Гбит/с и впереди у этой шины новые скоростные горизонты. Создание суперкомпьютеров, облачных систем или целых крупных ЦОД с объёмными системами хранения данных в виде единого пространства памяти уже не видится фантастикой: как уже было сказано, в 2018 году появятся новые модули Intel Persistent Memory DIMM, которые существенно облегчат постройку таких систем и сделают их архитектуру ещё проще и стройнее, а значит, и эффективнее.

В серверных приложениях целостность данных может быть гораздо важнее производительности, поэтому контроллеры дисковых подсистем RAID всегда снабжаются батареями, поддерживающими данные в кеше в случае сбоя по питанию, да и сами серверы чаще всего подключаются к системе бесперебойных источников питания. Ещё одним слабым звеном является оперативная память DRAM, по своей природе энергозависимая, но и её в критических приложениях предлагается заменить на NVDIMM — гибрид традиционной DRAM и NAND.

Подобный продукт представила компания Crucual, хорошо знакомая нашим читателям в качестве производителя доступных, но высококачественных твердотельных накопителей. Её предложение для серверов высокой надёжности носит простое название DDR4 NVDIMM и состоит из модуля DDR4 с частотой 2133 МГц, основной латентностью CL15, напряжением питания 1,2 вольта и ёмкостью 8 Гбайт, но модуль этот необычен: кроме привычных микросхем памяти DRAM, на нём установлены и чипы NAND. Но это половина проблемы: при внезапном сбое данные просто не успеют записаться во флеш-память, в частности, если сервер не имеет собственного аварийного источника питания.

Поэтому в комплект входит специальный суперконденсаторный блок AgigA PowerGEM в габаритах 2,5″-накопителя, который поддерживает новые модули Crucial в момент сохранения данных во флеш-память. Это происходит автоматически при исчезновении основного питания. При его восстановлении происходит обычный процесс, так что все данные, бывшие в памяти сервера на момент сбоя, оказываются на своём месте. Особенно важно это для различного рода кешей и баз данных, имеющих дело с сетевыми транзакциями. Применение технологии NVDIMM позволит сделать серверные системы, работающие в критических отраслях, в том числе в банковском деле, более надёжными.

Технология энергонезависимых модулей NVDIMM обсуждалась специалистами, средствами массовой информации и рядовыми читателями неоднократно. Суть её, вкратце, довольно проста: модуль использует обычные чипы памяти DRAM, но оснащён и модулями NAND, а также подсистемой питания на базе суперконденсаторов. В случае сбоя внешнего питания, сохранённая в конденсаторах энергия позволяет переписать данные из DRAM в NAND, что позволяет избежать потери данных и потенциального сбоя ПО, что в серьёзных серверных системах крайне важно.

Поскольку индустрия IT активно переходит на использование нового стандарта DDR4, появление соответствующих модулей NVDIMM было лишь вопросом времени. Компания Micron Technology, известная нашим читателям, в основном, по весьма удачным твердотельным накопителям, продаваемым под брендом Crucial, представила свой первый модуль DDR4 NVDIMM. Ёмкость DRAM составляет 8 Гбайт, а подсистема NAND использует SLC объёмом 16 Гбайт. Частота DRAM составляет 2133 МГц. Поддерживается технология коррекции ошибок ECC.

Любопытно, что подсистема аварийного питания использована внешняя, что довольно логично — в конструктиве обычного модуля DIMM не так-то просто разместить компоненты достаточной ёмкости, либо модуль получается слишком большим и не подойдёт для использования в некоторых серверных корпусах. В данном случае используется модуль питания AgigA Tech под названием PowerGEM, но возможно и подключение к независимой линии питания с напряжением 12 вольт. Как и в случае с другими моделями NVDIMM, требуется поддержка со стороны BIOS системной платы.

Компания Netlist анонсировала выпуск новых гибридных высокоскоростных накопителей EXPRESSvault EV3. Они поддерживают интерфейс PCI Express 3.0 и предназначены для использования в приложениях, требующих одновременно независимости от питания и высокой скорости, например, в системах серверного кеширования, современных БД и флеш-массивах в СХД.

Предыдущее поколение EXPRESSvault

Накопители EXPRESSvault EV3 могут работать как в обычном блочном режиме, так и использоваться в качестве расширения оперативной памяти, аналогично устройствам NVDIMM. В отличие от них, EXPRESSvault не зависят от типа применяемой в системе памяти и с одинаковым успехом работают в серверах, использующих DDR3 и DDR4.

EXPRESSvault EV3 гораздо компактнее предшественника

EXPRESSvault EV3 используют быструю память DRAM, но при потере питания вступает в дело суперконденсатор, способный питать систему столько времени, сколько нужно для переноса данных во флеш-память MLC. Таким образом, система не требует внешнего бесперебойного источника питания. Новые накопители Netlist доступны в ёмкостях от 4 до 16 Гбайт — это обычные показатели для такого рода продуктов. Они совместимы как с системами на основе x86, так и с IBM POWER.