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.

Компания Pliops ещё молода: она была основана в 2017 году выходцами из Samsung, M-Systems и XtremIO; все основатели являются специалистами в области СХД и энергонезависимой памяти. В 2019 году Pliops получила существенный объём инвестиций от Mellanox. А в 2020 году компания анонсирует свой новейший продукт — сопроцессор, берущий на себя тяжёлые задачи по работе с флеш-памятью.

Подобные чипы разрабатывают многие, но Pliops обещает, что её решение ускорит работу с такого рода памятью более чем в 10 раз. Впервые технология была продемонстрирована на саммите Flash Memory 2019, и вот, наконец, концепция обратилась в реальный осязаемый продукт, доступный к приобретению.

Решение Pliops достаточно необычное: это не контроллер NAND-массива, а именно сопроцессор-ускоритель, выполненный в виде отдельной платы с разъёмом PCI Express и берущий на себя всю работу по обслуживанию массивов SSD. И делает это новый ускоритель максимально эффективно: серьёзные флеш-СХД могут нагружать хост-процессоры весьма сильно, но решение Pliops позволяет решить эту проблему.

Источник изображений: Pliops

Особенно сильно эффект проявится в системах, используемых для работы с базами данных. Pliops объясняет это тем, что СУБД, будь то реляционные или NoSQL, традиционно разделяют непосредственно данные и ключи или индексы. А отдельная единица хранения данных имеет переменный размер, и эта структура не слишком хорошо сочетатся с традиционными устройствами хранения данных, у которых размер блока фиксирован.

Если в случае с обычными HDD вычислительная нагрузка невелика, поскольку случайных операций такие устройства выдают немного (в районе сотен), то твердотельные накопители, способные выдать 500 тысяч IOPS и более, создают и серьёзную вычислительную нагрузку, «утрамбовывая» вариабельные блоки данных в свой жёсткий формат. К этому добавляет проблем использование сжатия данных, которое тоже создаёт нагрузку.

Сопроцессор, разработанный Pliops и получивший название PSP, как раз и призван взять на себя все обязанности по работе с данными в формате Key:Value (KV), что особенно важно в крупных СХД, работающих с огромными массивами БД. Немаловажно то, что сопроцессор Pliops делает свою работу полностью прозрачно и не требует модификации программного обеспечения пользователя.

Со стороны ПО он выглядит, как обычный блочный SSD, однако за счёт аппаратного акселератора работа с базами данных может ускориться более, чем в 10 раз, а время отклика — параметр также весьма немаловажный, когда речь заходит о БД — снизится еще сильнее, в 100 раз. Новинка уже прошла предварительную проверку более чем у десяти крупных провайдеров облачных и корпоративных услуг по хранению данных и запуску БД.

Сопроцессор PSP позволяет использовать обычные недорогие SSD (даже с QLC-памятью) а это уменьшает стоимость владения на величину до 90%, поскольку крупные специализированные твердотельные СХД всё ещё очень дороги. Pliops PSP ускоряет работу с MySQL, MariaDB, mogoDB, Redis, Oracle, Apache Spark и Cassandra и системы на его основе прекрасно масштабируются.

Разработчики PSP полагают, что данного рода сопроцессоры образуют отдельный популярный класс устройств, подобно тому, как это случилось с графическими процессорами и сейчас происходит с тензорными ускорителями. Что ж, у Pliops есть все шансы стать в сфере работы с All-Flash СХД тем, чем стала NVIDIA в области ускорения машинного интеллекта.

Естественно, это далеко не первый проект по ускорению работы SSD вообще и оптимизации их для СУБД в частности. Например, у Samsung есть экспериментальный продукт KV Stacks — Key:Value SSD, созданный специально для баз данных одноимённого типа. Другие проекты зачастую опираются на FPGA. Та же Samsung совместно с Xilinx представила SmartSSD, обрабатывающий часть данных непосредственно на накопителе. А SmartIOPS уже не первый год поставляет SSD с фирменным контролером на базе ПЛИС.

Вероятно, следующим большим шагом станет массовое внедрение зонирования, которое подходит для HDD с SMR и уже включено в стандарт NVMe, и «вынос» FTL (Flash Translation Layer) за пределы отдельного накопителя с программной или аппаратной эмуляцией FTL на уровней всей СХД сразу.