Intel Optane 900P: соблазны бьют сомнения

6 февраль, 2018 - 17:00Андрей Тищенко

Перспективы SSD на памяти 3D XPoint могут отличаться от планов создателя

 

Intel Optane — устройства постоянного хранения на памяти 3D XPoint, превосходящие NAND-накопители в потоковых приложениях, при случайном доступе, по чтению и по записи. Особенно впечатляет их способность «резво стартовать» — выход на высокую производительность на коротких очередях запросов.

Intel Optane 900P: соблазны бьют сомнения

Источник

Intel вывела на рынок такие разновидности Optane:

  • Промышленные SSD серии DC P4800X емкостью 375 и 750GB, в форматах U.2 и AIC;

  • «Загрузочные» SSD серии 900P емкостью 280 и 480GB для рабочих станций и ПК, в форматах U.2 и AIC;

  • Кэш-память емкостью 16 и 32GB для ПК на Intel Core (начиная с 7-го поколения), в формате М.2.

Первые два — автономные Optane SSD с интерфейсом NVMe. Третий, Optane Memory, стоит особняком — потому что привязан к платформе и интеловскому ПО.

В борьбе за сегмент высокопроизводительных ПК Intel возлагает на Optane 900P большие надежды. Покорителями вершины пирамиды хранения назначены киберспортсмены.

Intel Optane 900P: соблазны бьют сомнения

Найти потребителя

В большинстве персональных приложений сегодня пользователей устраивают накопители уровня Samsung 960 Pro. Intel Optane 900P обладает выдающимися характеристиками, но при этом вдвое с лишним дороже. Осторожно назвав 900P «загрузочным», Intel озадачила рынок поиском практических ему применений.

Оценки его перспектив в однопользовательских приложениях пока сдержанные. Сценарий «мало места под хранение объемных данных» (например, некомпрессированного видео высокого разрешения) все равно не решается памятью 3D Xpoint — из-за ее небольшого объема, будет проще и дешевле набрать массив из недорогих SATA SSD. Сценарий «мало RAM» в рабочей станции под моделирование или рендеринг — еще более экзотический, хотя 900P использовать под файл подкачки можно, а память 3D XPoint в разы дешевле RAM.

Найти различия

Интересно сравнить «бытовые» 900P с «серверными» P4800X.

Intel Optane 900P: соблазны бьют сомнения

Источник

Контроллер у них один и тот же. Производительность идентична, по всем типам операций. При емкости на четверть меньше, 900P вчетверо дешевле. Правда, у P4800X втрое выше ресурс (endurance). Запас жизнестойкости, защита по питанию, мониторинг температуры, сквозной контроль целостности данных — вот что предлагается корпоративным пользователям взамен за переплату.

3D XPoint — не NAND

Технология записи в память 3D XPoint отличается от постраничной записи во флэш-память. Перед помещением данных в ячейки NAND контроллер SSD готовит свободные страницы под запись: перемещает содержимое ячеек, выравнивает их износ, собирает мусор. Для этих операций, кэширования пиковых запросов, а также быстрого доступа к таблицам переадресации контроллеру нужна DRAM (энергозависимая память). Безопасный перенос данных из DRAM в NAND при потере питания в промышленных SSD обеспечивает конденсаторная защита.

В памяти 3D XPoint на физическом уровне используется побитовая адресация и запись «по месту», как в DRAM. Контроллер 3D XPoint разбивает входящие блоки записи на мелкие порции и распределяет по множеству ячеек. Этот параллелизм определяет высокую производительность на коротких очередях запросов, недоступную NAND SSD. Если на показатели флэш-накопителя влияет запас резервных ячеек, сервисные алгоритмы подготовки страниц под запись, емкость накопителя, то внутренний дизайн и управление памятью 3D XPoint проще. Производительность не зависит от емкости. Раз не надо освобождать страницы под запись и собирать мусор — не нужен буфер DRAM. А значит и конденсаторы не нужны.

Различия 900P и P4800X под микроскопом

Бывает, в бытовых и промышленных NAND SSD тоже используется один и то же контроллер. Целевое назначение SSD в таком случае определяют прошивки контроллера, алгоритмы сервисных служб, запас служебных ячеек (больше overprovisioning — выше производительность записи случайного доступа, ровнее характеристики при любом заполнении SSD, дольше срок службы), конденсаторная защита. С Optane SSD такого нет — они все одинаково производительны. 900P не уступает P4800X по скорости. Пожалуй, только одно обстоятельство имеет какое-то влияние: P4800X можно переформатировать под логические блоки 4К, тогда как 900P работает лишь с блоком 512 байт.

В 900P нет сквозного контроля целостности данных (end-to-end protection). Отсутствует интерфейс SMBus для получения служебной информации и нет диагностических индикаторов. Запас хода у 900P 10 DWPD — против 30 DWPD у P4800X. Сам по себе показатель 10 DWPD более чем хорош. Сейчас редко встретишь NAND SSD с подобным ресурсом, такие относятся к классу Write Intensive и стоят дорого.

Anandtech отмечает, что резерв ячеек у Optane на памяти 3D XPoint примерно одинаков для 900P и 4800PX — 14-16% от их общего количества. Если роль избыточного запаса ячеек неоценима для NAND SSD, здесь все скромнее: резерв используется для хранения кодов ECC и метаданных. Можно предположить, что излишек расходуется на замещение сбойных ячеек.

В отличие от P4800X, для 900P не заявлена расширенная защита по питанию, PLP. Вскрытие подтверждает, что в «серверных» P4800X нет никаких конденсаторов — прямая запись в память 3D XPoint не требует кэширования в энергозависимой памяти. Нет DRAM — не нужны цепочки PLP. Что тогда считать защитой? Пишут, со ссылкой на Intel, что P4800X отличают расширенные проверки целостности данных и некий контроль за цепями питания- то есть, не столько protection, сколько detection c протоколированием. Негусто.

Получается, явные преимущества P4800X — это поддержка разных размеров секторов данных и журнала метаданных. По сути, 900P отличается меньшим (но по любым меркам значительным) ресурсом — за намного меньшую цену, в разы.

Есть еще две причины, ограничивающие применение 900P в качестве промышленного решения:

  • «бытовое» позиционирование Intel означает, что 900P не появится в списках совместимости HCL программно-определяемых систем хранения вроде VMware VSAN;

  • на 900P распространяются правила ограниченной гарантии Intel для клиентских SSD, исключающие использование продукта в многопользовательской среде, в составе серверов и систем хранения. Объяснимое для NAND SSD, ограничение выглядит странным для устройств на памяти 3D XPoint, c их-то запасом ресурса. Остается предположить, что Intel недостает объективных резонов, зачем нужно переплачивать за P4800X.

Возможные роли 900P в серверах

Скорее небольшая емкость, чем опасения в нецелевом использовании помешают применению Intel 900P в качестве основных носителей серверов и систем хранения. Есть много вспомогательных ролей, где Intel Optane может показать себя во всей красе. Вот некоторые.

Под крылом SQL-сервера

Обращения к журналам транзакций баз данных SQL log и временным объектам tempDB (таблицам, процедурам, переменным) критичны к задержкам записи на постоянные носители — любая транзакция заканчивается только после записи в журнал. Порции записываемых данных небольшие, операции линейные, но их интенсивность высока. К отказоустойчивости особых требований нет: временные таблицы можно в любой момент сформировать заново или переадресовать на другой физический носитель. Важно другое: из соображений сохранности данных файлы журнала и основной базы данных DB желательно хранить на разных физических носителях.

В небольших (до 100 пользователей) серверах на зеркале из пары Intel Optane 900P емкостью 280 GB можно разместить загрузочный том, SQL log и tempDB. Недорого и эффективно. Кроме быстрого протоколирования, очевидна польза от скоростного доступа к tempDB — в таких операциях как перепроведение периода.

В серверах, обслуживающих сотни пользователей, на зеркало из Intel Optane могут быть вынесены индексные файлы баз данных, SQL log, tempDB. Работа крупных баз данных сопровождается массовыми/сложными обменами данных tempDB с другими системами, в первую очередь, с основной базой данных DB: активной записи во временные таблицы сопутствует активное чтение из основной базы данных, и наоборот. Потому DB/tempDB и разводят по физическим носителям, что совмещение чтения/записи резко снижает производительность SSD.

Интернет-торговля

Онлайн-магазины, агрегаторы ценовых предложений, новостные порталы — все они борются за высокие рейтинги в поисковых системах. Коль скоро ранжирование гуглороботами зависит от времени реакции площадок, их системы хранения должны обеспечивать быстрый отклик по всем объектам продвижения. За счет низких задержек Intel Optane позволит существенно снизить объем данных, которые сейчас приходится кэшировать в RAM серверов и этим удешевить реализацию витрин. Быстрая загрузка изображений в высоком разрешении и рекламных баннеров — залог популярности магазинов и скорости обслуживания ими посетителей.

Синхронная запись в ZFS (ZIL SLOG)

Servethehome.com напоминает, что в системах хранения на основе ZFS используется область данных ZIL (ZFS Intent Log, журнал намерений). Синхронная запись в основное хранилище ZFS требует подтверждения (acknowledgement) получателя данных. Добавляя небольшой по объему ZIL как кэш записи на скоростном носителе, добиваются быстрого отклика системы хранения. В роли самих носителей SLOG (Separate LOG) раньше использовались SAS ZeusRAM, потом SSD уровня интеловских P3700, сейчас пришел черед Intel Optane. Ресурс перезаписи и низкие задержки Intel Optane SSD, большая пропускная способность при коротких очередях запросов — почти как у RAM, и при этом энергонезависимость как у NAND делают его фаворитом ZFS-сред.

Intel Optane 900P: соблазны бьют сомнения

Как знать, как знать

Intel делает все возможное для популяризации Optane. Полупроводниковому гиганту непросто, его подъедают конкуренты со всех сторон. Когда ты идешь с практически одним и тем же продуктом в разные ниши, большой разрыв цен может привести к подъеданию самого себя. Каннибализация рынка «cерверных» P4800X «бытовыми» SSD Intel 900P кажется довольно вероятным сценарием. А-бренды на такое замещение не пойдут, малые игроки — запросто. Результат того стоит.