Памет на класа за съхранение: идващата революция

Една от най-големите теми на конференциите за хардуерни технологии тази година е, че сме на прага на драматична промяна в начина, по който системите съхраняват и имат достъп до данни. Разбира се, видяхме, че паметта става по-бърза с течение на времето и виждаме добавка за съхранение на флаш или дори замяна на твърди дискове в много приложения, но новата „памет от клас съхранение“ обещава още по-фундаментална промяна. Тази тема привлича вниманието на много конференции тази година, тъй като се доближаваме до продуктите за доставка на Intel и Micron въз основа на тяхната 3D XPoint памет. Това беше голяма тема на срещата на върха за флаш памет миналата седмица.

Години наред - почти от зората на изчисляването - имахме два основни начина да съхраняваме нещата. Краткосрочното съхранение е бързо, сравнително скъпо и променливо, което означава, че когато захранването изгасне, данните отминават. Това е най-вече динамична памет с произволен достъп (DRAM) и количеството, което можете да прикачите към компютър, е ограничено. Освен това, почти от зората на транзисторните процесори, ние също имаме статична памет с произволен достъп (SRAM), вградена в самия процесор, която е още по-бърза, дори по-скъпа и достъпна само в сравнително малки количества. Също така имахме трайно съхранение - независимо дали перфокарти, касети, твърди дискове или флаш хранилище, което е много по-евтино, но също така много по-бавно и обикновено се предлага с много по-голям капацитет.

„Светият граал“ за индустрията на паметта би бил да измисли нещо, което има скоростта на DRAM, но капацитета, цената и постоянството на NAND флаш паметта. Това обаче остава само идея. Fantasy. Преминаването от SATA към по-бързи интерфейси като SAS и PCI-Express, използвайки протокола NVMe, направи SSD дисковете много по-бързи, но никъде близо до скоростта на DRAM. Енергонезависимите DIMMs (NV-DIMMs), които поставят флаш памет на по-бързата шина на паметта, се опитват да преодолеят пропастта, докато работата продължава върху възникващите форми на памет като 3D XPoint и други устройства за смяна на фазите, ReRAM (резистивна RAM) и STT-MRAM (Spin-Transfer Torque Magnetic RAM).

По време на срещата на върха за флаш памет изглежда, че почти всеки говорител показваше графика, говореща за това как нова „памет от клас на съхранение“ или „постоянна памет“ се вписва в йерархията на паметта в една система. Това включва асоциацията на индустрията за съхранение на мрежи за съхранение (SNIA) в слайда отгоре и Western Digital в тази в горната част на публикацията. (Обърнете внимание, че никой не говори за лента или дори Blu-Ray, използвани за архивно съхранение). SNIA настоява за стандарт на NV-DIMM като нещо, което може да се добави към системите днес. Това е предназначен да бъде индустриален стандарт с различни различни основни технологии. Той може да се използва с комбинация от NAND светкавица и поддържана от батерията DRAM днес, така че ще бъде толкова бърз, колкото DRAM, но все пак устойчив, ако е по-скъп от DRAM.

Най-очевидният кандидат за голямо количество постоянна памет в сравнително близкия срок е 3D XPoint памет, памет за промяна на фазите, разработена от Intel и Micron.

Intel по-рано каза, че очаква да продаде Optane SSD с тази памет до края на годината под марката Optane с DIMMs, включваща технологията някъде по-късно. На изложението Micron обяви, че ще брандира продуктите си под името QuantX и ще се съсредоточи върху стандарта NVMe за свързване на такива устройства към основната система. Micron заяви, че устройствата му могат да доставят повече от 10 пъти повече операции за вход / изход (IOP) от NAND и да осигурят повече от 4 пъти отпечатък на паметта на DRAM.

Intel направи презентация, в която подробно разказа предимствата на NVMe стандарта, като отбеляза, че режийните разходи на традиционните SAS и SATA шини за твърди дискове са се превърнали в трудно място в SSD производителността; и как преминаването към новия стандарт за връзка ще има добро подобрение на производителността на традиционните NAND флаш SSD, но е от решаващо значение за новите спомени, тъй като те са толкова по-бързи.

Нито Intel, нито Micron все още не са дали точен капацитет или цени, но в миналото са говорили как би трябвало в крайна сметка да бъде между цените на DRAM и NAND flash. Няколко анализатори предположиха, че производствената цена на 3D XPoint днес всъщност е по-висока от DRAM, но повечето вярват, че това ще се промени, ако технологията може да достигне достатъчно голям обем.

Има и други технологии, които се борят да се превърнат в мейнстрийм алтернативни спомени.

STT MRAM съществува в малки обеми днес, използва се предимно в много специализирани среди, които изискват много издръжлива, дълготрайна памет в доста малки количества. Днес такава памет предлага много по-бързи записи от NAND, но с много ограничен капацитет, само до около 256 мегабита. За сравнение, производителите на NAND говорят за 256Gb и 512Gb (или 64GB) чипове. Everspin обеща 1Gb версия до края на годината. Лесно е да си представим това става все по-популярно, но вероятно капацитетът не е достатъчен за широкомащабно внедряване.

Fujitsu е обсъдил ферорелектрична памет с произволен достъп (FRAM), по същество енергонезависим вид RAM, но е показан само с много малка плътност.

Различни компании работят върху варианти на резистивна RAM (ReRAM) и наистина това е технологията, за която WD (която сега включва това, което преди беше SanDisk) изглежда най-обещаваща за памет от клас съхранение. Но не е ясно кога подобни технологии ще ударят пазара.

Един голям проблем, пред който са изправени всички тези спомени, е разработването на системи, които наистина могат да се възползват от тях. Настоящите системи - всичко - от приложенията до операционните системи до междусистемните връзки между системите на паметта - са проектирани за традиционното разделение между паметта, управлявана с товари и складове, и устойчиво съхранение, програмирано в блокове. Всичко, което ще трябва да се промени, за да може някоя от тези технологии да стане мейнстрийм. Редица оратори обсъдиха възможните ранни приложения, като Huawei говори за когнитивно изчисляване, а Micron обсъжда приложения за финансови услуги - всички те искат огромно количество данни в сравнително бърза памет.

Ще бъде очарователно да видим как се развива това през следващите няколко години.