Китайская компания Yingren Technology (InnoGrit), по сообщению ресурса Tom's Hardware, организовала массовое производство первого в стране контроллера PCIe 5.0, предназначенного для создания SSD корпоративного класса. Изделие получило обозначение YR S900. Новинка представляет собой четырехканальный контроллер SSD, основанный на архитектуре RISC-V.

Выбор RISC-V объясняется в том числе напряжёнными отношениями между США и КНР: в данном случае на изделие не смогут распространяться экспортные ограничения. О типе применённой технологии производства ничего не сообщается. Известно, что контроллер обеспечивает полную поддержку протокола NVMe 2.0. Заявленная скорость последовательного чтения достигает 14 Гбайт/с, последовательной записи — 12 Гбайт/с. Показатель IOPS при произвольных чтении и записи составляет до 3,5 и 2,5 млн соответственно. Контроллер может применяться в 16- и 18-канальной конфигурации.

Источник изображения: Yingren Technology

YR S900 наделён процессором ECC третьего поколения для оптимизации кодирования и декодирования 4K LDPC. По заявлению компании, использование решения вместе с новой гибридной адаптивной функцией коррекции ошибок ECC позволяет поднять производительность памяти TLC и QLC NAND. А при работе с Kioxia XL-Flash показана задержка произвольного чтения 4K на уровне 10 мкс. Среди прочего упомянута поддержка FDP (Flexible Data Placement), SR-IOV, CMB (Controller Memory Buffer), а также различных алгоритмов шифрования.

Современные твердотельные накопители хороши всем, но сами принципы, на которых строится NAND-память, наделяют их конечным ресурсом перезаписи, что в некоторых сценариях весьма критично. Специально для таких сценариев предназначен новый SSD Solidigm D7-P5810, анонсированный буквально на днях.

Большая часть современных SSD использует многослойную память 3D TLC NAND, а в погоне за ёмкостью и плотностью упаковки данных практическими всеми производителями NAND-устройств и самих SSD активно осваиваются технологии QLC и PLC, с четырьмя и пятью битами на ячейку, соответственно.

Но это означает пониженный ресурс записи и для использования в качестве устройств strorage class memory (SCM) такие SSD подходят не лучшим образом. Новый Solidigm D7-P5810, однако, использует 144-слойную память 3D NAND в режиме SLC, с одним битом на ячейку. За исключением экзотических технологий, вроде MRAM или почившего в бозе Optane это самый надёжный на сегодня вариант энергонезависимой памяти.

Источник изображений здесь и далее: Solidigm

Именно использование SLC-памяти позволяет компании-производителю заявлять для P5810 общий ресурс записи в 73 Пбайт и 50 полных перезаписей в день в течение пятилетнего гарантийного срока. Наработка на отказ заявлена на уровне 2 млн часов, а показатель UBER не превышает 1 сектор на 10¹⁷ бит. Ёмкость при этом не слишком высока, что характерно для всех SLC-устройств: новинка представлена в вариантах 800 Гбайт и 1,6 Тбайт (появится в первой половине 2024 года).

Solidigm D7-P5810 использует форм-фактор U.2 с интерфейсом NVMe (PCI Express 4.0 x4), что позволяет ему развивать линейные скорости 6400 и 4000 Мбайт/с при чтении и записи соответственно. На случайных операциях при максимальной глубине запроса накопитель обеспечивает 865 тысяч IOPS при чтении и 495 тысяч IOPS при записи. Латентность при этом находится в пределах 10–15 мкс, при случайном чтении она не превышает 53 мкс.

Solidigm D7-P5810 в сравнении с соперниками. Конкурент A — Micron XTR, конкурент B — Kioxia FL6. Источник: Solidigm

Устройство достаточно экономично: в активном состоянии новый SSD потребляет не более 12 Вт, а в режиме простоя — не более 5 Вт. В качестве сценариев использования Solidigm называет кеширование в системах на базе QLC NAND, также он отлично подойдет для HPC-систем или систем сбора данных и логов.

Правда, новый накопитель не уникален: на рынке ему придётся конкурировать с Kioxia FL6 или Micron XTR, также использующими SLC 3D NAND. Оба конкурента имеют варианты с большей ёмкостью (3,2 Тбайт у Kioxia, 1,92 Тбайт у Micron), но заметно уступают Solidigm D7-P5810 в производительности на случайных операциях записи.

Компания Micron Technology анонсировала SSD семейств 6500 ION и XTR, предназначенные для применения в ЦОД. Изделия используют для обмена данными интерфейс PCIe 4.0 x4 (спецификация NVMe 2.0), благодаря чему достигаются высокие скоростные показатели. При этом решения серии XTR отличаются улучшенной долговечностью.

Накопители Micron 6500 ION выполнены на основе чипов памяти TLC NAND (Micron 232L Performance TLC). Разработчик утверждает, что по стоимости эти устройства сравнимы с SSD на базе QLC NAND. Вместимость составляет 30,72 Тбайт. Таким образом, операторы дата-центров получат эффективное решение для построения массивов хранения большой ёмкости.

Заявленная скорость последовательного чтения данных достигает 6,8 Гбайт/с, скорость последовательной записи — 5,0 Гбайт/с. Показатель IOPS при произвольных чтении и записи информации блоками по 4 Кбайт — до 1 млн и 200 тыс. соответственно. Накопители могут выдерживать до одной полной перезаписи в сутки (показатель DWPD). Предусмотрены два варианта исполнения: SFF U.3 толщиной 15 мм и E1.L толщиной 9,5 мм.

Источник изображений: Micron

Решения Micron XTR, в свою очередь, используют чипы памяти Micron 176L SLC. SSD доступны в формате SFF U.3 толщиной 15 мм. Вместимость составляет 960 Гбайт и 1,92 Тбайт. Скорость последовательного чтения в обоих случаях достигает 6,8 Гбайт/с, скорость последовательной записи — 5,3 и 5,6 Гбайт/с соответственно. Величина IOPS при чтении — до 900 тыс., при записи — до 250 тыс. и 350 тыс. Эти накопители обеспечивают высочайшую надёжность: значение DWPD равно 60 при последовательной записи и 35 при произвольной записи.

Некоторые эксперты считают, что жизненный цикл жёстких накопителей подходит к концу. В их числе Шон Розмарин (Shawn Rosemarin), вице-президент по исследованиям и разработкам в подразделении по работе с клиентами (Customer Engineering) компании Pure Storage, заявивший, что после 2028 года жёсткие диски больше продаваться не будут из-за их плохой энергоэффективности и ограниченности применения, а также снижения стоимости флеш-накопителей.

Розмарин подчеркнул, что главным фактором падения конкурентоспособности жёстких дисков по сравнению с SSD станет высокий расход электроэнергии, а не снижение стоимости SSD или появление DFM ёмкостью 300 Тбайт собственной разработки Pure. Он отметил, что даже новейшие технологии магнитной записи с энергетической поддержкой, позволяющие значительно увеличить плотность записи, не спасут ситуацию.

Фото: Pixabay/FilipFilipovic

Производители HDD придерживаются другого мнения. Ещё в 2021 году Seagate заявила, что SSD не станут убийцами жёстких дисков. Мнения VAST и Infinidat по этому поводу заметно отличаются. Если VAST считает, что низкий уровень IOPS приведёт к ограничению использования ёмких HDD в хранилищах данных петабайтного масштаба, то Infidat отвечает, что это «должно быть шутка». Согласно оценкам Gartner, к 2026 году на долю SSD придётся 35 % от общего объёма поставок накопителей корпоративного класса (в Эбайт), что это делает маловероятным прогноз Розмарина.

«3 % мирового энергопотребления приходится на ЦОД, — приводит слова гендиректора Pure Розмарин. — Примерно треть от этого приходится на хранение. Почти всё это — HDD. Если отказаться от HDD и перейти на флеш-память, мы сможем, по сути, снизить энергопотребление на 80–90 %, увеличив плотность [хранения] на порядок в условиях, когда цены на NAND продолжают падать. Становится очевидным, что HDD уходят в прошлое».

Изображение: Pure Storage

Розмарин также отметил проблемы с поставками электроэнергии, доступность которой придётся учитывать при создании или расширении ЦОД — компаниям придётся выбирать между энергоэффективными SSD или ёмкими HDD. Скачок в развитии ИИ-технологий увеличил потребность в хранилищах, добавил Розмарин, что, по его словам, усугубляет проблему с точки зрения того, сколько данных смогут хранить провайдеры в связи с грядущим повышением спроса на электроэнергию.

Следует отметить, что Pure Storage является конкурентом производителей жёстких дисков, поэтому заявление её топ-менеджера необходимо оценивать с учётом этого факта. На данный момент массового перехода на флеш-память не наблюдается — ни один из гиперскейлеров пока не объявил о таком шаге. «Если же кто-то из них это сделает, то это будет сигналом того, что Pure Storage не одинока в своём убеждении », — пишет Blocks & Files.

По мере внедрения новых версий PCI Express растут и линейные скорости SSD. Не столь давно 3-4 Гбайт/с было рекордно высоким показателем, но разработчики уже штурмуют вершины за пределами 10 Гбайт/с. Компания Kioxia, крупный производитель флеш-памяти и устройств на её основе, объявила на конференции 2023 China Flash Market о новом поколении серверных накопителей, способных читать данные со скоростью 13,5 Гбайт/с.

Новые высокоскоростные SSD будут построены на базе технологии XL-FLASH второго поколения. Первое поколение этих чипов компания (тогда Toshiba) представила ещё в 2019 году. В основе лежат наработки по BiCS 3D в однобитовом варианте, что позволяет устройствам на базе этой памяти занимать нишу Storage Class Memory (SCM) и служить заменой ушедшей с рынка технологии Intel Optane.

Источник здесь и далее: Twitter@9550pro

Как уже сообщалось ранее, XL-FLASH второго поколения использует двухбитовый режим MLC, но в любом случае новые SSD Kioxia в полной мере раскроют потенциал PCI Express 5.0. Они не только смогут читать данные на скорости 13,5 Гбайт/с и записывать их на скорости 9,7 Гбайт/с, но и обеспечат высокую производительность на случайных операциях: до 3 млн IOPS при чтении и 1,06 млн IOPS при записи. Время отклика для операций чтения заявлено на уровне 27 мкс, против 29 мкс у XL-FLASH первого поколения.

Kioxia полагает, что PCI Express 5.0 и CXL 1.x станут стандартами для серверных флеш-платформ класса SCM надолго — господство этих интерфейсов продлится минимум до конца 2025 года, лишь в 2026 году следует ожидать появления первых решений с поддержкой PCI Express 6.0. Активный переход на более новую версию CXL ожидается в течение 2025 года. Пока неизвестно, как планирует ответить на активность Kioxia другой крупный производитель флеш-памяти, Samsung Electronics, которая также располагает высокопроизводительной разновидностью NAND под названием Z-NAND.

Производитель систем хранения данных, компания Pure Storage, объявила о планах выпустить твердотельный накопитель ёмкостью 300 Тбайт к 2026 году. Стоит напомнить, что Pure сама производит для своих СХД твердотельные накопители проприетарного формата DFM (Direct Flash Module), так что речь идёт именно о таком модуле, а не о классическом SSD.

Источник изображений здесь и далее: Blocks & Files

Классические флеш-массивы Pure FlashBlade//S и //E несут на борту 24 или 48 накопителей DFM, в настоящее время компания производит эти модули объёмом 24 или 48 Тбайт. Хотя это уже больше, нежели могут предложить классические HDD, но, как считает Pure Storage, далеко не предел. Технический директор Pure, Алекс МакМуллан (Alex McMullan), опубликовал планы компании по развитию DFM, простирающиеся вплоть до 2026 года и до отметки 300 Тбайт/модуль.

Стоимость владения флеш-массивами Pure (оранжевые столбцы) неуклонно снижается

Даже со всеми технологиями уплотнения записи, включая HAMR и MAS-MAMR, Toshiba говорит лишь о 40 Тбайт к 2026 году для механических жёстких дисков. Seagate хочет достичь 50 Тбайт к 2025 году и 100 — к 2030-му. Тенденции таковы, что стоимость владения All-Flash СХД постоянно снижается, а появление SSD объёмом до 300 Тбайт включительно лишь ускорит этот процесс. Реальностью модули такого объёма делают планы производителей флеш-памяти довести число слоёв в своих продуктах с нынешних 112–160 до 400–500 в течение ближайших пяти лет. Pure также рассматривает возможность применения PLC NAND.

В своё время совместная инициатива Intel и Micron, целью которой стало создание принципиально нового типа энергонезависимой памяти 3D XPoint, наделало много шума. Первые же выпущенные на основе данной технологии SSD показали великолепные результаты. Эту память сегодня мы знаем как Optane, и, увы, с надеждами на появление новых решений на её основе придётся распрощаться.

Тревожные звонки раздавались давно: в 2018 году Micron вышла из бизнеса, уступив своё производство 3D XPoint партнёру, а сама Intel отказалась от идеи выпуска потребительских накопителей на базе Optane. Но, по крайней мере, на тот момент она сосредоточила усилия на выпуске серверных решений. В их число вошёл и принципиально новый продукт: энергонезависимые модули DCPMM/PMem.

Они устанавливались в обычные слоты DIMM, не слишком сильно уступали в производительности классической оперативной памяти и позволяли кардинально нарастить объём доступной памяти за меньшую стоимость, нежели при использовании только DRAM. Казалось бы, память Optane нашла свою, пусть и довольно экзотическую нишу, что подтверждалось и многочисленными результатами тестов систем с Optane DCPMM, в том числе, в научных задачах. Но грянул гром!

По результатам II квартала 2022 года Intel сообщила, что изрядно похудевшее к этому моменту подразделение Optane принесло $559 млн убытков. Решение списать текущие запасы готовых решений и чипов по графе «убытки» окончательно доказывает то, что Intel действительно намеревается покончить с этой страницей своей истории. Равно как и с SSD — соответствующее подразделение продано компании SK Hynix.

На данный момент сама Intel официально подтвердила отказ от Optane: в рамках новой стратегии оптимизации бизнеса IDM 2.0 компания закроет подразделения, не являющиеся решающими в стратегическом отношении, либо просто недостаточно прибыльные. Впрочем, поддержка клиентов, уже вложившихся в Optane будет продолжена. Сама же Intel отметила, что переход на CXL позволит хотя бы отчасти заменить Optane PMem. Из альтернатив технологии Optane, тоже не слишком популярных, можно вспомнить Samsung Z-SSD и Toshiba/Kioxia XL-Flash.

Таким образом, приходится расстаться с мечтой о твердотельных накопителях не просто надёжных, но и лишённых традиционной медлительности NAND при операциях записи, особенно мелкоблочных. Стоимость производства чипов 3D XPoint даже во втором поколении, когда память удалось сделать четырёхслойной, всё же оказалась слишком высокой для того, чтобы устройства на её основе стали действительно выгодными для Intel.

Компания Kioxia анонсировала твердотельные накопители CM7 корпоративного класса, оптимизированные для использования в высокопроизводительных и высокоэффективных серверах, а также системах хранения данных. Уже начаты отгрузки устройств некоторым заказчикам.

Изделия серии CM7 доступны в двух вариантах исполнения: EDSFF E3.S и SFF толщиной 15 мм. Задействован интерфейс PCIe 5.0 (спецификация NVMe 2.0): утверждается, что по сравнению с накопителями предыдущего поколения производительность увеличилась в два раза.

Заявленная скорость чтения информации достигает 14 Гбайт/с; скорость записи не уточняется. Заказчики смогут выбирать между устройствами с разным уровнем надёжности: 1 DWPD (полных перезаписей в сутки) и 3 DWPD. В первом случае вместимость достигает 30,72 Тбайт, во втором — 12,80 Тбайт.

Источник изображения: Kioxia

Накопители CM7 имеют двухпортовую конструкцию. Среди поддерживаемых функций названы SR-IOV, CMB, Multistream writes, SGL. Говорится о поддержке TCG-Opal в соответствии со стандартом FIPS 140-3. Наконец, упомянуты средства обеспечения безопасности Flash Die Failure Protection.

Компания Kioxia сообщила о доступности твердотельных накопителей семейства EM6, относящихся к корпоративному классу. Решения предназначены для использования в составе платформ высокопроизводительных вычислений, систем машинного обучения и искусственного интеллекта.

Источник изображения: Kioxia

Устройства серии EM6 выполнены на основе контроллера Marvell 88SN2400 NVMe-oF. Реализована спецификация NVMe 1.4. Доступны один или два интерфейса Ethernet с пропускной способностью 25 Гбит/с. Накопители заключены в корпус формата 2,5" толщиной 15 мм. Предлагаются два варианта вместимости — 3,84 и 7,68 Тбайт, оба с 1 DWPD.

Источник изображения: Ingrasys

Устройства доступны в составе платформы ES2000 EBOF (Ethernet Bunch of Flash) производства Ingrasys (подразделение Foxconn). Данный продукт представляет собой систему хранения данных в 2U-шасси с возможностью установки 24 накопителей NVMe-oF типоразмера 2,5"/U2/E3.S или 48 E1.S. СХД имеет коммутатор Marvell 98EX5630 и предоставляет 12 200GbE-портов QSFP28/56.

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.