Материалы по тегу: qlc nand

10.02.2022 [02:47], Алексей Степин

IBM представила обновлённые СХД FlashSystem: 5200, 7300 и 9500

IBM анонсировала новые All-Flash СХД серии FlashSystem, использующие фирменные программные технологии защиты данных CyberVault, в основе которых лежат разработки, применяемые ранее в мейнфреймах серии Z, а также FlashCore-модули третьего поколения. Новинки станут доступны в начале марта.

Младшая 1U-модель FlashSystem 5200, которая была представлена ранее и пришла на смену моделям 5015 и 5035, в базовом варианте использует всего 12 NVMe-накопителей. Однако новое (уже третье) поколение FlashCore-модулей позволяет получить до 1,1 Пбайт эффективной ёмкости. Хранилище масштабируется до 748 накопителей и поддерживает кластеризацию. Контроллеры используют па паре 8-ядерных Intel Xeon Skylake и кеш ёмкостью до 512 Гбайт.

 IBM FlashSystem 5200

IBM FlashSystem 5200 (Изображения: IBM)

Более мощная 2U-модель FlashSystem 7300 получила четыре 10-ядерных процессора Cascade Lake и кеш объёмом до 1,5 Тбайт. В базовом варианте она позволяет установить уже до 24 NVMe-модулей, а всего можно задействовать до 392 накопителей. FS7300 отличается поддержкой полок расширения с любыми стандартными вариантами LFF/SFF-накопителей SAS-3, причём допустимы смешанные конфигурации.

 IBM FlashSystem 7300

IBM FlashSystem 7300

Благодаря поддержке кластеризации комплекс 7300 может обслуживть суммарно 1568 накопителей. Сетевая часть в базовом варианте представлена восемью 10GbE-портами (iSCSI), однако доступны более скоростные варианты в виде 25/100GbE (до 12 шт.) и FC16/32 (до 24 шт.), в том числе с RDMA и FC-NVMe. С помощью FS7300 можно организовать сквозное NVMe-подключение для хостов.

 IBM FlashSystem 9500

IBM FlashSystem 9500

Наконец, старшая СХД FlashSystem 9500 получила четыре 24-ядерных процессора Intel Xeon Ice Lake и кеш объёмом до 3 Тбайт, а также поддержку SCM-модулей (до 1,6 Тбайт) и PCIe 4.0. Базовое 4U-шасси вмещает 48 NVMe-модулей, а всего хранилище может обслуживать до 232 накопителей (до 928 в кластере), но полки расширения поддерживаются только с FlashCore-модулями, NVMe или SAS-3 SSD. Доступно до 24 портов FC16/32, до 12 портов 100GbE или до 20 портов 10/25GbE — с FC-NVMe, iSCSI и RDMA.

Но самое интересное — третье поколение модулей IBM FlashCore (FCM) на базе QLC-памяти с SLC-кешем. У них вдвое вырос показатель DWPD, а степень сжатия на лету поднялась до 3:1. Модули имеют «сырую» ёмкость 4,8/9,6/18,9/38,4 Тбайт. Две наиболее ёмких модели имеют поддержку PCIe 4.0. Кроме того, FCM теперь поддерживают расширенные возможности общения с IBM Spectrum Virtualize (в новых СХД версии 8.5) для более оптимального управления нагрузкой.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1059865
10.01.2022 [21:26], Алексей Степин

VAST Data удвоила ёмкость своих All-Flash СХД на базе QLC и SCM

Компания VAST Data объявила о том, что максимальную «чистую» ёмкость флеш-хранилищ серии Universal Storage ей удалось увеличить вдвое — с 675 до 1350 Тбайт. Это даёт более 1 Пбайт эффективной ёмкости при дедупликации на уровне 5:1. Достигнуто это путём применения новых SSD Intel объёмом 30 Тбайт, базирующихся на памяти QLC NAND.

Компания особенно выделяет возросшую удельную плотность хранения данных, которой новые SSD позволили достичь — если для аналогичной ёмкости, набранной классическими HDD, потребовалось бы 68 накопителей и корпус высотой 4-5U, то 30-Тбайт SSD позволяют обойтись 44 компактными накопителями, умещающимися в 2U-шасси. Помогают им SCM-модули Intel Optane или KIOXIA XL-FLASH (EL6).

Также VAST Data поднимает вопрос о необходимости пересмотра архитектуры СХД столь большой ёмкости, ведь потеря одного диска в традиционном массиве RAID может потребовать очень много времени на перестройку и восстановление полной функциональности. Всё это время массив уязвим и, к тому же, может сильно нагружать СХД и SAN. В системах VAST Universal Storage массив организован таким образом, что может выжить даже при одновременной потере четырёх SSD, а данные для восстановления, равномерно «размазаны» по всем накопителям в кластере.

А функция Universal Power Control позволяет экономить энергию путём отключения неиспользуемых SSD, но без потерь в латентности, ведь пробудить их можно менее, чем за 1 мс. Энергоэффективность при этом составляет 500 Вт на 1 Пбайт, что в 11 раз эффективнее, нежели у Dell EMC PowerScale A300 и в 9 раз эффективнее Pure FlashBlade.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1057688
09.08.2021 [16:56], Алексей Степин

Память X-NAND, сочетающая преимущества QLC и SLC, стала на шаг ближе к реальности

Классическая архитектура NAND-памяти имеет свои пределы: по мере увеличения количества бит на ячейку падает и производительность, и надёжность. Компания NEO Semiconductor, о разработках которой мы рассказывали ранее, получила новые патенты на технологию X-NAND, позволяющую обойти ограничения традиционной флеш-памяти.

Даже переход от MLC к TLC вызвал в своё время множество нареканий, часть из которых удалось обойти переходом от планарной NAND к NAND с 3D-структурами. Но дальнейший рост плотности под вопросом: QLC-накопители не блещут производительностью, особенно при записи; а в случае с PLC ситуация ещё более обострится.

 Цена многоячеечности в классической NAND-памяти

Цена многоячеечности в классической NAND-памяти

NEO Semiconductor предлагает решение, призванное избавить технологию NAND от основных её недостатков. Технология X-NAND позволит сделать QLC-память не только более производительной, нежели классическая SLC, но и более компактной с точки зрения расхода транзисторов и площади кристалла.

 Архитектура страничного буфера классической флеш-памяти (слева) и X-NAND

Архитектура страничного буфера классической флеш-памяти (слева) и X-NAND

Обычно с падением производительности многоячеечной NAND пытаются бороться увеличением числа одновременно программируемых столбцов (Y-Plane), но это ведёт к резкому росту объёма буферов записи — каждый «слой» требует собственного буфера. В архитектуре X-NAND, однако, один буфер может использоваться для параллельной работы с большим количеством линий, 16 и более. То есть при неизменном объёме буфера количество Y-Plane можно повысить в 16 и более раз, во столько же раз увеличивая и производительность за счёт параллелизма операций чтения и записи.

 X-NAND позволит как уменьшить размер кристалла, так и увеличить производительность при прежней площади

X-NAND позволит как уменьшить размер кристалла, так и увеличить производительность при прежней площади

Компания опубликовала достаточно подробную документацию, в которой разъясняется ряд нюансов, на которых базируется технология X-NAND. Так, программирование одновременно 16 ячеек с помощью одного страничного буфера достигается за счёт использования импульсов длительностью не более 10 мкс, что позволяет обойтись ёмкостью бит-линий без операций обновления (refresh), а заодно и существенно снизить энергопотребление. Также доступно краткое двухстраничное описание новой технологии.

 Запись в SLC и перемещение в QLC в архитектуре X-NAND идут одновременно

Запись в SLC и перемещение в QLC в архитектуре X-NAND идут одновременно

NEO Semiconductor считает, что 16 Y-слоёв не предел: при 64 выигрыш в производительности при операциях записи и чтения может достигнуть 22 и 30 раз соответственно; узким местом станет пропускная способность самого интерфейса, а не возможности структур X-NAND. При этом надёжности разработчики тоже уделяют немало внимания: использование укороченных бит-линий позволяет снизить их ёмкость и повысить точность управления, что сделает достаточно надёжным даже пятибитный вариант (PLC).

 Оценка преимуществ X-NAND при разном количестве бит на ячейку

Оценка преимуществ X-NAND при разном количестве бит на ячейку

Обойти чудовищное падение скорости при записи в технологии X-NAND позволяет возможность параллельного программирования ячеек: свежие данные всегда пишутся в SLC-ячейки, но одновременно с этим идёт процесс их перемещения в TLC/QLC/PLC-области. Таким образом, исключается основная проблема многоячеечных NAND-устройств, а именно сильное падение производительности записи при выходе за пределы SLC-кеша.

 Переход на X-NAND позволит сделать QLC- и PLC-накопители быстрыми на всём объёме

Переход на X-NAND позволит сделать QLC- и PLC-накопители быстрыми на всём объёме

Компания NEO Semiconductor уже получила два новых патента США за номерами 11056190 B2 и 11049579 B2, а значит, она намеревается продвигать технологию X-NAND всерьез, лицензируя её ведущим производителям NAND-устройств, таким как SK Hynix с Intel, Micron, Kioxia, Samsung, Western Digital. Если всё сложится удачно, такая память сможет совершить революцию в All-Flash СХД и наверняка заинтересует гиперскейлеров.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1046271
05.02.2021 [18:17], Илья Коваль

HPE предлагает заменить 10K HDD на QLC SSD серии VRO, но не для всех нагрузок

HPE анонсировала новую серию накопителей VRO (Very Read Optimized), которые призваны заменить 2,5” жёсткие диски 10K RPM и сертифицированы для работы в платформах Apollo, ProLiant и Synergy. Новинки до 175 раз быстрее, имеют впятеро более низкие задержки и в три раза энергоэффективнее в сравнении с самыми быстрыми HDD от HPE. Но есть один нюанс.

Нюанс этот заключается в том, что новые накопители построены на базе 96-слойной QLC-памяти Micron и оптимизированы под определённый тип нагрузок, почему они и названы VRO: > 80% для случайного чтения и < 20% для последовательной записи крупными блоками (128 Кбайт). В этом случае показатель DWPD достигает 0,8. Неподходящая нагрузка — 100% случайная запись 4K-блоками — снижает это показатель до 0,05-0,2 в зависимости от ёмкости накопителя.

Накопители имеют интерфейс SATA3 с поддержкой горячей замены и представлены в форм-факторе 2,5” (960 Гбайт, 1,92 Тбайт, 3,84 Тбайт и 7,68 Тбайт) и 3,5” (3,84 Тбайт и 7,68 Тбайт). Максимальная скорость чтения для всех накопителей составляет 500 Мбайт/с, записи — от 135 (2,5” 960 Гбайт) до 340 (3,5” 7,68 Тбайт) Мбайт/с. Типовой показать IOPS при случайном чтении и записи 43000 и 1950 соответственно для первого накопителя и 54000 и 4500 — для второго. При этом младшая модель в наихудшем сценарии может записать до 350 Тбайт, а старшая — до 700 Тбайт.

Типовые нагрузки для VRO SSD: базы данных SQL/NoSQL, системы Big Data, vSAN, объектное хранилище, Hadoop, СХД для ИИ и машинного обучения и так далее. Все накопители имеют трёхлетнюю гарантию. По данным Blocks&Files, стоимость новинок стартует с $739,99. Несмотря на то, что стоимость SSD всё равно выше HDD, с учётом более высокой производительности выигрыш в TCO, по словам HPE, заметен.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1031997
29.12.2020 [14:48], Юрий Поздеев

VAST LightSpeed – быстрая система хранения на основе QLC и Optane

VAST DATA выпустила платформу хранения LightSpeed, само название которой уже намекает на высокую скорость работы. Решение построено на базе другого продукта компании — Universal Storage DASE (DisAggregated, Shared, Everything), которое было анонсировано в прошлом году. Что такого особенного в новой архитектуре и действительно ли хранилище получилось быстрым?

По словам VAST, ее универсальное хранилище (Universal Storage) — это полностью новая технология, которая использует последние технологии, такие как NVMe-over-Fabric, Storage Class Memory (SCM, в даном случае это Optane) и флеш-память QLC. Все это вместе позволяет создать полностью дезагрегированное хранилище с флеш-памятью NVMe, с масштабированием до эксабайта и с поддержкой различных рабочих нагрузок.

Основные преимущества VAST Universal Storage DASE:

  • Масштабирование СХД до эксабайта и глобальное пространство имен: каждый сервер имеет доступ ко всем накопителям в кластере, устраняется необходимость в дорогостоящем ускорении операций чтения/записи на основе DRAM или в тиринге, гарантируя, что каждая операция чтения/записи будет выполняться на быстрых накопителях NVMe.
  • Серверы слабо связаны в архитектуре VAST и могут масштабироваться почти до бесконечности, потому что им не нужно координировать операции ввода-вывода друг с другом и они не обрабатывают межкластерное взаимодействие, что обычно является основной трудностью в масштабировании систем хранения. Серверы VAST можно поместить в контейнеры и встроить в серверы приложений, чтобы обеспечить производительность NVMe-oF на каждом хосте;
  • Глобальная трансляция QLC: архитектура VAST DASE оптимизирована для записи на недорогие носители QLC, позволяет увеличить их долговечность до 10 лет, за счет применения новых методов размещения данных, с использованием большого буфера записи SCM;
  • Глобальная защита данных: компромисс между затратами на защиту данных и отказоустойчивостью системы достигается за счет новых алгоритмов, которые при большом количестве узлов обеспечивают накладные расходы в 2% (по сравнению с 33-66% для традиционных систем);
  • Глобальное сжатие: VAST применяет собственные разработки для сжатия данных, которое может быть как глобальным, так и побайтовым. Система обнаруживает и использует шаблоны схожести данных в глобальном пространстве имен на уровне детализации, который в 4 000 – 128 000 раз меньше, чем современные подходы к дедупликации. Конечным результатом является система, которая реализует эффективные алгоритмы сжатия для всех видов данных, без ущерба для скорости доступа.

По заявлению VAST, новые платформы LightSpeed NMVe обеспечивают вдвое большую пропускную способность, чем системы предыдущего поколения.

Кластеры VAST LightSpeed доступны в трех вариантах конфигурации:

  • 2 узла LightSpeed, обеспечивающие пропускную способность 80 Гбайт/с, с использованием 32 GPU;
  • 5 узлов (Pentagon), обеспечивающие пропускную способность 200 Гбайт/с, с использованием 80 GPU;
  • 10 узлов (Decagon), обеспечивающие пропускную способность 400 Гбайт/с, с использованием 160 GPU.

VAST в настоящее время сотрудничает с NVIDIA, чтобы использовать технологию NVIDIA GPU Direct Storage, что позволит получить значительный прирост в производительности для операций ввода/вывода.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1028996
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
01.12.2020 [17:21], Алексей Степин

Новая технология X-NAND сочетает плотность QLC и скорость SLC

Флеш-память NAND используется сегодня везде, от портативных устройств до сверхпроизводительных корпоративных систем хранения данных. У технологии есть свои ограничения, к примеру, увеличение количества бит в ячейке NAND приводит к снижению производительности и надёжности. Компания NEO Semiconductor предлагает своё видение флеш-памяти нового поколения под названием X-NAND, сочетающее в себе высокую плотность хранения данных, свойственную QLC и производительность, характерную для SLC или MLC.

 В классической архитектуре буферы занимают существенную часть кристалла

В классической архитектуре буферы занимают существенную часть кристалла

В своё время переход от MLC к TLC вызвал массу вопросов: да, повысить плотность хранения данных удалось на треть (три бита на ячейку вместо двух), однако это привело к необходимости использования восьми программирующих напряжений. Требования к точности работы контроллера возросли, а надёжность такой флеш-памяти, напротив, снизилась. Победить это удалось переходом от планарных технологий к 3D NAND. Но сейчас внедрение QLC и памяти с ещё более высоким числом бит на ячейку вызывает те же вопросы, ставшие ещё острее.

Внедрение более тонких техпроцессов в производстве флеш-памяти исчерпывает потенциал надёжности, достигнутый за счёт внедрения 3D NAND, и в памяти типа QLC количество циклов перезаписи падает вновь. Кроме того, производительность таких устройств часто оказывается ниже всякой критики, особенно на операциях записи. В накопителях потребительского класса такой провал компенсируется активным использованием части флеш-массива в режиме SLC, но для серьёзного применения такой подход не годится, поскольку не обеспечивает устоявшейся производительности в сценариях с постоянной нагрузкой.

 X-NAND позволяет обойтись одним буфером, но в 16 раз увеличить степень параллелизма

X-NAND позволяет обойтись одним буфером, но в 16 раз увеличить степень параллелизма

Увеличить производительность многоячеечной NAND можно путём наращивания количества одновременно программируемых столбцов (Y-plane) — за счёт параллелизма скорость записи серьёзно повышается. Но каждый столбец требует собственного буфера записи (обычно объёмом 16 Кбайт на блок) и уже при 16 «слоях» размер кристалла такой флеш-памяти вырастает на 270%. При этом сама архитектура такова, что количество одновременно проводимых операций чтения или записи не может превышать количества буферов.

Компания NEO Semiconductor предлагает свой выход: в архитектуре X-NAND используется общий буфер. Его объём составляет те же 16 Кбайт на блок, однако на каждую страницу приходится лишь по 1 Кбайт, что позволяет избежать непрактичного «раздувания» кристалла. При этом за счёт параллелизма растёт и производительность: по заявлениям компании-разработчика, память QLC X-NAND в три раза быстрее обычной QLC на случайных операциях, а при линейной записи выигрыш составляет 14 раз.

 Память QLC X-NAND может быть быстрее классической SLC NAND

Память QLC X-NAND может быть быстрее классической SLC NAND

В некоторых параметрах QLC X-NAND даже превосходит классическую SLC NAND, обычную служащую скоростным эталоном; особенно впечатляет скорость чтения: до 11 Гбайт/с на страницу проттив 1,6 Гбайт/с у SLC. При этом надёжность также выше: X-NAND за счёт параллелизма может не столь часто «тревожить» ячейки программирующими импульсами, меньше изнашивая их.

Сама технология, конечно, требует изменений в логике работы контроллера, однако физически адаптировать производство обычной NAND под X-NAND, как сообщает NEO Semiconductor, весьма просто: в самой структуре ячеек X-NAND изменений нет, и общий техпроцесс остаётся прежним. Следовательно, любой потенциальный партнёр компании, располагающий производством NAND, может легко опробовать технологию в действии без существенных денежных затрат.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1026741
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
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.


* Внесена в перечень общественных объединений и религиозных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25.07.2002 № 114-ФЗ «О противодействии экстремистской деятельности».

Постоянный URL: http://servernews.ru/1025325
26.08.2020 [19:40], Алексей Степин

Nimbus ExaDrive NL: 64 Тбайт SSD на базе QLC

Долгое время традиционные HDD сохраняли некоторые преимущества перед SSD. Если о скоростях на линейных и, особенно, на случайных операциях говорить не приходится, то удельная стоимость хранения и общий объём накопителя всё ещё на стороне HDD. Но даже последние жёсткие диски имеют объём 20 Тбайт, а применение дешёвой QLC NAND может сделать новый накопитель Nimbus Data оптимальным выбором там, где не требуются сверхвысокие скорости доступа.

Таких сценариев в сфере информационных технологий достаточно много: это и любая архивация данных, и резервное копирование, и многое другое. Для подобного рода задач часто используют гибридные системы хранения данных, так как SSD корпоративного класса всё ещё дороже аналогичных Nearline HDD. Но новый накопитель Nimbus Data под названием ExaDrive NL призван отчасти решить и эту проблему.

Самый ёмкий на сегодня жёсткий диск может похвастаться ёмкостью 20 Тбайт, это Western Digital Ultrastar DC HC650. Новинка ExaDrive NL, представленная компанией Nimbus Data, в три с лишним раза объёмнее — 64 Тбайт. В новой серии SSD-накопителей используется память QLC; её производительность невысока, особенно при операциях записи. В таком режиме она сопоставима с показателями HDD, но время доступа к данным у ExaDrive NL в 100 раз ниже, а энергии он потребляет при этом на 75% меньше, нежели HDD.

 Сценарии использования накопителей и требуемая от них производительность

Сценарии использования накопителей и требуемая от них производительность

Сочетание QLC и огромного объёма делает ExaDrive NL оптимальным выбором для задач класса nearline, тем более что она использует стандартный форм-фактор 3,5″ и поддерживает интерфейсы SATA-3 и двухпортовый SAS-2, а значит, легко инсталлируется в уже существующие системы. Производительность на случайных операциях блоками по 4К составляет до 100 тысяч IOPS, линейные скорости характерны для SATA-дисков и равны 500 Мбайт/с.

Несмотря на использование QLC, надёжность достаточно высока и в течение гарантийного срока диски Nimbus ExaDrive NL выдерживают до 70 Пбайт записи. Производитель приводит цифры в районе 0,2 ‒ 0,6 перезаписей в день. В серии представлены модели объёмом 16, 32 и 64 Тбайт стоимостью $2900, $5600 и $10900 соответственно.

 Nimbus ExaDrive пока не так дешёвы во владении, как HDD, но по остальным показателям они лучше

Nimbus ExaDrive пока не так дешевы во владении, как HDD, но по остальным показателям они лучше

В пересчёте на удельные значения это составляет $170 за терабайт. У nearline-дисков WD данный показатель составляет $27 на терабайт, так что пока SSD обходятся в шесть раз дороже своих механических собратьев. Однако большая часть аналитиков считает, что цены на QLC будут падать и дальше, и к концу года разрыв сократится до пятикратного. Ознакомиться с новинками подробнее можно на сайте компании-производителя. Накопители ExaDrive NL уже уже одобрены для применения в серверах Dell EMC, HPE, Lenovo, Cisco и Supermicro.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1019158
Система Orphus