PCIe FlashMAX III — серверная флэш-карта нового поколения, предназначенная для повышения производительности СУБД и других программных систем. Источник: HGST

Массового появления в смартфонах и ЦОД технологий хранения, превосходящих по быстродействию флэш-память NAND, судя по всему, не произойдет в течение еще нескольких лет, однако подготовительные работы к созданию более производительного оборудования ведутся уже сегодня.

На конференции Flash Memory Summit, проходившей в Санта-Кларе, разработчики подразделения Western Digital HGST продемонстрировали самый быстрый в мире на сегодняшний день твердотельный накопитель.

Как и любые другие модели SSD, новый накопитель подключается к интерфейсу PCIe. Но это уже не просто устройство хранения, а платформа для демонстрации возможностей интерфейса с низкой задержкой, который компания создавала с прицелом на перспективные твердотельные разработки. В драйвере Linux на сервере и во встроенном программном обеспечении твердотельного накопителя реализован новый экспериментальный протокол связи.

По словам вице-президента HGST по маркетингу продуктов SSD Ульриха Хансена, в твердотельном накопителе используется память с изменением фазового состояния (phase change memory, PCM) – развивающаяся технология, благодаря которой компьютер сможет обмениваться данными с носителем гораздо быстрее, чем с флэш-памятью NAND. Если память NAND на обработку запроса тратит около 70 микросекунд, то PCM выполняет те же самые действия за 1 микросекунду. Однако пройдет не менее двух-трех лет, прежде чем устройства PCM станут достаточно дешевыми, для того чтобы конкурировать с флэш-памятью.

Есть и еще две технологии, которые претендуют на роль более быстрой и устойчивой альтернативы флэш-памяти. Речь идет о резистивной памяти с произвольным доступом (resistive random-access memory, RRAM) и магниторезистивной оперативной памяти (magnetic RAM, MRAM). При использовании технологий с малым временем задержки, к которым относится и PCM, существующие интерфейсы не дают возможности в полной мере воспользоваться всеми преимуществами производительности. Даже интерфейс NVM, который должен стать стандартом высокоскоростного подключения флэш-памяти, для нового поколения носителей превращается не в ускоритель, а в узкое место.

«Причина выбора нами технологии с изменением фазового состояния заключается в том, что она доступна уже сегодня и обладает всеми необходимыми атрибутами, – указал Хансен. – Вместе с тем, трудно прогнозировать, какая из развивающихся технологий памяти в конечном итоге первой будет реализована в готовых продуктах».

У памяти PCM данные хранятся в стеклоподобных соединениях металлов халькогенидах, которые при подаче напряжения переходят из газового состояния в кристаллическое. Различные состояния вещества (над жидким пока проводятся эксперименты) могут использоваться для представления единиц и нулей в двоичных данных. Задействуя дополнительные состояния, разработчики смогут размещать больше данных в одном и том же пространстве.

«Интерфейс HGST работает поверх стандартного PCIe, через который данные из флэш-памяти переносятся на компьютер (возможностей его должно хватить надолго), – сообщил Хансен. – Высокоуровневый интерфейс определяет порядок передачи и инициирования команд, уведомляя сервер о завершении операций передачи. HGST разрабатывался не для того, чтобы вытеснить NVM, и зайдет ли речь о взаимодействии с другими открытыми стандартами, пока не ясно. Но NVM будет развиваться, не так ли? Поэтому кто знает, чем все это закончится».

На Flash Memory Summit сотрудники HGST представили ускоритель PCIe FlashMAX III, серверную флэш-карту нового поколения для повышения производительности СУБД и других приложений, а также программное обеспечение ServerCache, превращающее любой твердотельный накопитель, подключенный к серверу, в кэш-память. В ServerCache используется технология, полученная HGST после приобретения компании Velobit и позволяющая более эффективно использовать емкость твердотельного накопителя.