私の記事を読んでいただける機会があれば幸いです パート I のブログ投稿 ストレージクラスメモリ、MRAM、大容量ソリッドステートドライブ上。パート II では、ストレージの状況を変える他の SSD テクノロジについて説明します。いつものように、Phison がお手伝いします!
NVMe が SATA に取って代わるのはいつ頃だと思いますか?また、Gen4 が主流になるのはいつ頃だと思いますか?
多くの点で、これらの変更はどちらもクライアント側ですでに行われています。 HDD と HDD に重点を置いたバリュー構成は SATA インターフェイスでのみ利用可能であったため、SATA インターフェイスは長年存続しました。ただし、300 ～ 600 MB/秒の HDD が Gen3x2 PCIe インターフェイスを採用することを妨げる技術的な理由はありません。 SSD の価格は、2019 年には 75% を超えるラップトップに SSD が搭載されるまで下がりました。軽量化、バッテリー寿命の向上、機械的保証の問題における利点は、低価格の HDD による節約を上回ります。バリュー層はあと数年間は PCIe Gen3x4 に留まる可能性がありますが、メインストリーム層とプレミアム層では Gen4x4 が広く採用されています。
現在、エンタープライズ分野では SATA SSD よりも PCIe SSD の売り上げが多くなっていますが、現時点では SATA はあと 4 ～ 8 年は存続すると思われます。企業の更新サイクルは通常 4 年で、すでに SATA の非常に大規模なインストール ベースが存在します。より高速な速度を必要とする組織は、すでに Gen3 NVMe に切り替えています。時間の経過とともに、SATA および SCSI ベースの機器はあまり一般的ではなくなります。エンタープライズ Gen3 インストール ベースは今年、Gen4 への大規模な移行を開始すると予想されていますが、移行は段階的に行われます。この分野では、Gen3 の売上は今後 4 年間堅調に推移すると予想されます。そのため、人気の E12 コントローラーを、市場で最も低い IOPS/ワットを実現する新しい FX コントローラーで更新しました。
Phison はストレージ クラスのメモリをどのように認識しますか?
SSD は既存のインフラストラクチャと 100% 互換性があるため、PC やデータセンターのストレージに簡単に統合できました。これは、サーバー シャーシ、PC ケース、ラップトップ、BIOS、OS、およびアプリケーションに適用されます。初期の導入では SSD の特性を最大限に活用できませんでしたが、ユーザーは、切り替え時に低消費電力、高速なシーケンシャル速度、および高い堅牢性による利点をすぐに実感しました。
一方、SCM は通常、DDR バス上に NVDIMM として実装されます。既存のアプリケーションは、DDR を揮発性として扱うように設計されているため、大幅な変更を加えなければ不揮発性の側面を利用できません。これにより、SCM は容易な導入の道から外れてしまいます。 SCM を NVMe インターフェイスの背後に配置すると、下位互換性の問題は解決されますが、現在の SSD はすでに PCIe バスを飽和させる可能性があります。 SCM をストレージとして使用する唯一の利点は、個々のコマンドの待ち時間が短いことです。 SSD がすでに提供している遅延を超える遅延を利用できるアプリケーションはほとんどないことがわかりました。そのため、SSD は非常に高価になり、ほとんどのアプリケーションにとって実質的なメリットは得られません。 SCM は SSD 内にあると考えていますが、プライマリ ストレージとしては使用できません。
Phison はコンピューティング ストレージに関して何を行っていますか?
私たちはすでに、非常に成功しているタイプの計算ハイブリッド デバイス、スマート NIC を持っています。高速 NIC (通常 10 GB/秒) と強力な CPU または FPGA を組み合わせています。この組み合わせは NIC では機能しますが、ストレージではうまく機能しません。理由は非常に簡単です。 NIC のスマート部分は、すでに NIC を介してホストに渡されているデータを処理します。スマート NIC は、データのストリーミング中にデータを処理できる場合、またはスマート NIC がホスト CPU をバイパスしながらシャーシ内のリソースに直接アクセスして要求に対応できる場合に、適切に機能します。
コンピューティング ストレージの典型的な価値提案は次のように表されます。SSD はデータに近く、バス帯域幅を解放し、ホスト CPU の負荷を軽減します。額面どおりに計算すると、コンピューティング ストレージは簡単に売れるように見えますが、実際はそうではありません。
1. まず、今日の SSD は、その主な機能を提供するためにすでに 100% のリソースと電力バジェットを使用しています。多くの場合、高密度エンタープライズ SSD は、電力や冷却の予算を超過しないようにパフォーマンスを制限する必要があります。
2. 次に、SSD は通常、ホスト CPU や GPU が実行できるものには遠く及ばない小さな CPU コアを使用しています。第三に、この実験は、コンピューティング ストレージがバズワードになる前にすでに試みられていました。ある企業は GPU と SSD を組み合わせようとしましたが、そのソリューションは両方のテクノロジーの性能を低下させる結果になりました。 GPU の要件を満たすために、SSD は非常に高速に動作し、GPU にかなりの熱負荷を加える必要がありました。 GPU は SSD よりもはるかに高温であり、NAND にかなりの保持ストレスが発生します。
3. 最後に、SSD は書き込み帯域幅が有限である消耗品ですが、GPU は廃止されるまで無期限に実行できます。この最後の点により、解決が困難な保証上の問題が発生しました。
別のアプローチを採用すると、より強力な CPU を SSD に直接追加できますが、RAM の制限に遭遇します。現在、ほとんどのエンタープライズ SSD は、NAND と DDR の比率 1000:1 を維持しています。 SSD は 4K LBA 変換ごとに数バイトをプルするだけでよいため、DDR 帯域幅の要件は比較的低くなります。これは、SSD が低速グレードの DRAM を使用できることを意味し、モジュール全体のコストを削減します。より大きなゲスト CPU を SSD に追加し、アプリケーション用の DDR を増やすと、メイン ホストに IO を提供するという SSD の主な役割に利用できる電力が減少します。また、SSD のコストも増加しますが、それに比例して計算能力が向上するわけではありません。 SSD PCB も非常に小さいため、コンポーネントを追加すると、NAND 用のスペースが少なくなります。
次に、データの信頼性に関する一般的な問題があります。すべてのハードウェアは最終的には故障しますが、ほとんどの組織はデータの損失を許容できません (つまり、口座残高が含まれる銀行データベースを思い浮かべてください)。このタイプの障害から保護するために、通常、データはマルチユニット RAID セット全体にストライプ化され、どの SSD も完全なデータ セットを参照することはありません。ストレージの使用方法を変更して、各 SSD が常に完全なデータ要素を参照し、完全なレプリケーションを使用して冗長性を確保することもできます。このモデルでは、現在必要なデータが 1 台の SSD にのみ含まれている場合、ストレージ帯域幅の共有がうまく機能しないため、このアプローチは定着しそうにありません。 RAID ストライプは、アクセスをずらし、後続の各クライアントが現在のクライアントの直後に開始されるようにすることで、この問題に対処します。複数のユニットにわたるレプリケーションを実装することで、各 SSD がデータ セットの完全なコピーを持つモデルを拡張できますが、その場合はルックアップと負荷分散メカニズムを追加する必要があります。また、複製では、単純な RAID5 または RAID6 よりもストレージの設置面積が大幅に大きくなります。簡単に言えば、今日のストレージの使用方法はコスト効率が高く、導入が簡単で、ほとんどのシナリオにうまく機能します。サーバー CPU をいくつか追加することになるストレージ インフラストラクチャを完全に変更することを正当化するのは困難です。
汎用コンピューティング ストレージには欠点がありますが、それが意味のある特定のケースもあります。これは、ストレージのユースケースがスマート NIC の成功事例を反映している場合に発生します。つまり、SSD はデバイス内を移動するデータを 1 回処理するだけで済みます。暗号化と圧縮を計算ストレージと関連付けることはできますが、それは無理があります。これら 2 つのユースケースを、非常に単純なアルゴリズムを使用したインラインまたはストリーミング データ処理として定義する方がより正確です。
Phison と当社の顧客の 1 人は、SSD に適したコンピューティング ストレージ アプリケーションを発見した製品を開発しました。大量のメモリや CPU パワーを必要とせず、ストレージ IO である SSD の主な目的を妨げません。私たちは、機械学習を使用してデータが攻撃されている兆候を探すセキュリティ製品を開発しています。 SSD のパフォーマンスに測定可能な影響を与えることなく、ランサムウェアやその他の不正なアクティビティを識別できます。
他の種類の計算ストレージ ワークロード (オンザフライ暗号化/圧縮/重複排除) についてはどうですか?
これら 3 つのワークロードはコンピューティング ストレージに関連付けられている可能性がありますが、バズワードよりも数十年前から存在しています。前述したように、ストリーミング ワークロードは SSD で簡単に処理できますが、検索と後処理の効率は低くなります。
暗号化と圧縮はストリーミングのカテゴリに分類されます。 Phison は、Opal および FIPS 140-2 SSD 製品でオンザフライ暗号化を提供します。圧縮は SSD での対応が容易で、ストリーミング モデルの概念と一致していますが、バルク データ (写真、ビデオ、または音楽) のほとんどがすでに完全に圧縮されているため、得られるメリットは限られています。圧縮の恩恵を受ける大規模なデータ セットはありますが、その使用例は比較的まれであるため、専用のサーバー アプライアンスに追いやられる傾向があります。
重複排除のケースでは、いくつかの理由からストリーミング モデルが破壊されます。
1. 各セクターのハッシュを追跡するには大量のメモリが必要ですが、SSD PCB にはこれ以上の DRAM を搭載する余地がありません。
2. SSD はデータセンター環境ではすでに完全なタスクになっているため、検索に費やされた作業はホスト IO に費やされます。
SSD に検索を実行させることの唯一の実際の利点は、PCIe バス転送時間がわずかに短縮され、ホスト CPU の負荷が軽減されることです。逆に、SSD はより高い計算要件と追加の DRAM によりコストが上昇する必要があります。その有効電力も必然的に増加する必要があります。重複排除が必要な組織の場合、SSD のコストに 10-20% を追加するのではなく、予備のシステム リソースを使用して、特に人々が眠っている夜間に問題を実装する方が適切です。
Phison はブランド顧客の製品の差別化をどのように支援していますか?
Phison は、パートナー向けのオンデマンド エンジニアリング サービスとして機能します。 SSD でどのような側面を優先するかについては、企業ごとに異なる考えがあります。当社は、お客様の要件に合わせて製品を構成します。価格を重視する顧客もいれば、低消費電力を求める顧客もいるし、依然としてパフォーマンスの上限を追求する顧客もいます。 Phison はエンジニアリングに集中でき、お客様はドライブの販売に集中できるため、これは双方にとって有利です。この分業により、開発コストが多くの販売組織に分散され、Phison のビジネス リスクが軽減されます。当社のパートナーは、大規模なエンジニア チームを維持するための継続的な運用コストをかけずに、使用しているエンジニアリング サービスの料金のみを支払うことで、全体的なリスクを軽減します。市場に製品を提供しても売れなかった場合、別の構成を注文することですぐに適応できます。
Phison は MRAM を搭載したエンタープライズ コントローラーを発表しましたが、それはどこにあるのでしょうか?
エンタープライズ ASIC の開発サイクルは、クライアント ASIC よりも長くなります。 Phison の次世代ハイエンド エンタープライズ コントローラーは現在エンジニアリング サンプル段階にあり、2021 年下半期に製品の展開が予定されています。主流のソリューションが量産されたら、MRAM の有効化を開始します。 MRAM ベースのソリューションは 2022 年の第 2 四半期または第 3 四半期に発表される予定です。
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