Центры обработки данных нуждаются в производительных, надежных и энергоэффективных средствах обработки и хранения информации, способных работать с очень большими потоками и объемами данных
Евгений Рудометов
Кроме процессоров, важнейшими компонентами архитектуры центров обработки данных (ЦОД) являются средства хранения информации.
Долгое время для этого использовались дисковые подсистемы, созданные на основе массивов накопителей на жестких магнитных дисках (HDD). Емкость 3,5-дюймовых моделей за три десятка лет увеличилась на шесть порядков и исчисляется уже терабайтами (рис. 1). В течение длительного времени HDD являлись, по сути, безальтернативными устройствами хранения программ и данных.
Рис. 1. Два диска Toshiba Enterprise Capacity HDD 8TB
Однако ситуация с практически монопольным властвованием HDD стала быстро меняться после появления высокоскоростных твердотельных накопителей (SSD). Лишенные движущихся механических элементов и созданные на основе микросхем флэш-памяти типа NAND, SSD обеспечивают по сравнению с HDD более высокие скорости записи, чтения и передачи данных, меньшие задержки доступа к данным, меньшие показатели энергопотребления и теплообразования, большую надежность (особенно это касается корпоративных моделей, рис. 2).
Рис. 2. Business SSD и Enterprise SSD
Переход на флэш-память 3D NAND позволил еще больше повысить надежность и увеличить ресурс SSD. Однако, как считают инженеры Intel, следующий этап эволюции твердотельных накопителей связан с переходом на флэш-память нового типа, получившую наименование 3D XPoint. Эта новейшая разработка, как и флэш-память типа NAND, и как флэш-память 3D NAND, позволяет выпускать твердотельные накопители, обеспечивающие энергонезависимое хранение программ и данных. Но достигается это уже на другом, более высоком уровне возможностей устройств и подсистем хранения информации.
Компания Intel не раскрывает подробностей принципов работы флэш-памяти 3D XPoint, что, конечно, не снижает ее достоинств. Завеса тайны объясняется коммерческими интересами разработчика, не заинтересованного в появлении конкурентов. Тем не менее, кое-какая информация об архитектуре и возможностях флэш-памяти 3D XPoint (рис. 3), раскрытая в ряде фирменных презентаций, все-таки просочилась за пределы исследовательских лабораторий и производственных помещений. Проанализировав доступные документы, некоторые независимые эксперты утверждают, что работа флэш-памяти 3D XPoint основана на использовании эффектов фазовых переходов применяемых полупроводниковых материалов. Результатом этих переходов является изменение проводимости этих материалов, что может быть выявлено соответствующими электронными схемами.
Рис. 3. Архитектура и возможности флэш-памяти 3D XPoint
Созданные на основе флэш-памяти этого типа накопители получили наименование Optane. По производительности они находятся между оперативной памятью и твердотельными накопителями (рис. 4), при этом значительно дешевле DRAM и в то же время значительно надежнее любого SSD. Это позволило существенно изменить архитектуру мощных систем обработки данных (рис. 5 и рис. 6).
Рис. 4. Intel Optane среди устройств хранения программ и данных
Рис. 5. Классическая иерархия памяти и систем хранения информации
Рис. 6. Новая иерархия памяти и систем хранения информации
В следующей части описана Enterprise модель SSD семейства Intel Optane.
>> Часть 2