İşletmeler için depolama sınıfı hafıza ürünleri (Intel Optane vb.) hakkında bilmeniz gereken her şeyi bu yazımızda anlatıyoruz.
Mekanik disklerden ve NAND flash depolama birimlerinden oluşan kalıcı depolama ürünleri arasına yeni bir sınıf daha eklendi. Disk/SSD ve bellek arasında yer alan bu sınıf, genellikle depolama sınıfı bellek ya da kalıcı bellek olarak adlandırılıyor. Bu sınıfta farklı maliyet, kapasite, dayanıklılık ve performansta ürünler yer alıyor.
Depolama sınıfı hafıza ürünleri, mevcut mimarilerin performans sınırlarını aşıyor ve 5 milyon IOPS ve 200 mikrosaniye gecikme değerlerine ulaşıyor. NAND flash depolama ürünleri azalan maliyetleri ile SSD piyasasının kalbinde yer alıyor. Flash mimarisindeki her yeni gelişme ile üreticiler maliyetleri düşürerek depolama yoğunluğunu artırıyor. Çok sayıda katman kullanmak ya da hücre başına daha fazla bit depolamak gibi yöntemler bunun için kullanılıyor.
Ancak performans konusunda da çekişme devam ediyor. Samsung, Veri Merkezleri İçin Z-NAND SSD’leri Tanıttı yazımızda üst düzey performansa sahip işletmelere yönelik ürünlerden bahsetmiştik. Z-NAND ve Z-SSD ürünlerin performans artışının en önemli sebepleri donanımda daha çok DRAM ve yüksek performanslı kontrolcü kullanılmasıdır.
Ancak Samsung mimari detayları ile ilgili çok fazla bilgi paylaşmıyor. SLC NAND yongaların kullanılacağı ya da çok sayıda NAND formatını bir araya getiren hibrit cihazların ortaya çıkacağı söylentiler arasında. SLC, MLC ve TLC: SSD Yongaları Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey yazısında SSD yonga tiplerinden bahsetmiştik.
SSD dünyasında tüm bu gelişmeler yaşanırken Intel ve Micron tarafından 3D-XPoint teknolojisi geliştirildi. Bu teknoloji hakkında çok fazla bilgi paylaşılmadı ,ancak Resistive RAM (ReRAM) teknolojisi üzerine temellendiği düşünülüyor.
ReRAM, verileri depolamak için elektrik direnci kullanıyor. NAND teknolojisinde ise elektrik yükleri bit’leri depolamak için kullanılıyor. 3D-Xpoint, bellek gibi adresleme yapma imkanı sağlıyor. Bu yönüyle DRAM’le daha çok benzerlik taşıyor. NAND yongalarda ise veriler bloklara yazılıp okunmak zorunda.
Intel 3D-Xpoint teknolojisini kullanarak, Optane markası altında ürünleri piyasaya sürdü. Micron ise QuantX marka ismini kullandı, ancak herhangi bir ürün piyasaya sürmedi.
Intel DC P4800X gibi veri merkezi ürünleri, 2.5 GBps yazma, 2.2 GBps okuma, 550,000 IOPS ve 10 mikrosaniye gecikme performansı sunuyor. Dayanıklılık ise yaklaşık 30 DWPD düzeyinde ve geleneksel NAND flash ve Z-NAND ürünlerden çok daha fazla.
Everspin nvNITRO NVMe hızlandırıcı kartı gibi ürünler 6 GBps okuma/yazma, 1.5 milyon IOPS ve 6/7 mikrosaniye okuma/yazma performansı sunuyor. Ancak cihaz başına 1 GB kapasite için bu performans elde edilebiliyor.
ReRAM ve STT-MRAM (Spin-trasnfer Torque MRAM) teknolojileri üzerine çalışan başka şirketler de mevcut. Crossbar ve Spin Transfer Technologies bu şirketlere örnek olarak gösterilse de, henüz herhangi bir ürün hakkında bilgi sahibi değiliz.
Kullanım Alanları
Çok pahalı ve düşük kapasiteye sahip cihazlar, tek başına DRAM kullanılan durumlara göre daha fazla avantaj sağlayacak şekilde ön bellek amacıyla kullanılıyor. Bu ürünlerin dayanıklılığı NAND flash ürünlere göre çok yüksek olduğu için, ön bellek ya da aktif veri katmanı olarak kullanmak mantıklıdır.
Hyper-converged infrastructure (HCI) çözümleri ise düşük gecikmeli kalıcı hafızayı her host için sunma avantajını sağlıyor. Kalıcı belleği PCIe ya da memory bus üzerine yerleştirmek I/O gecikmesini düşürür, ancak depolama yığınında sorunlar ortaya çıkabilir. Bu yüzden üreticiler sorunları hızlıca bulup çözüm sunacak yöntemler üzerinde çalışıyor.
Datrium, NetApp gibi firmaların sunduğu ayrılmış HCI çözümleri ise yüksek performans sunuyor. Bu mimaride her host için yerel ön bellek ve paylaşılmış depolama birimleri mevcut. NAND yongalarla birlikte performans oldukça yüksek ve Optane gibi kalıcı ön bellek ürünleri kullanılarak esneklik sağlanıyor. Ayrıca NAND flash ürünleri yerine Optane gibi ürünleri kullanan ayrılmış HCI çözümleri de mevcut.
Üreticiler yeni sistemleri ürünlerine eklerken maliyet/fayda eğrisini göz önünde bulunduruyor.
Depolama Sınıfı Hafıza Üreten Firmalar
Aralık 2016 yılında HPE, Intel Optane ürününü ön bellek olarak kullanan bir depolama dizini tanıttı. HPE, ürünün gecikmeyi yarıya indirdiğini ve IOPS değerini %80 artırdığını ifade etmişti.
Şimdi WD çatısı altında olan Tegile, NVMe IntelliFlash dizinlerinde Intel Optane NVDIMM ürünleri kullandı. Bu sayede firma 200 mikrosaniye kadar düşük gecikme değerlerine ulaştı.
Vexata firması da all-flash ya da Intel Optane teknolojisini kullanan ürünleri piyasaya sürdü. Optane temelli sistemlerde ortalama 40 mikrosaniye civarında gecikme ve 7 IOPS performansa ulaşıldı. Minimum gecikme de 25 mikrosaniye olarak belirtildi.
Ağustos 2017’de E8 Storage şirketi Intel Optane temelli E8-X24 ürününü duyurdu. Performansla ilgili veriler paylaşılmadı, ancak ürünün 100 mikrosaniye okuma ve 40 mikrosaniye yazma gecikmesi değerinin altında olması bekleniyor.
Apeiron Data Systems, paylaşılan depolama kasasında 24 NVMe sürücüsünü temel alan bir AFA sistemi duyurdu. Intel Optane sürücüler kullanıldığında ise 12 mikrosaniyeye kadar düşük gecikme ve 18 milyon IOPS değerlerine ulaşılacağı belirtildi.
Scale Computing, Intel Optane kullanılan HC3 platformunun test sonuçlarını paylaştı. Misafir sanal makinelerde 20 mikrosaniye civarında tepki süresine ulaşıldı. SCRIBE dosya sistemi kullanılarak böyle bir değere ulaşmak mümkün oldu.
VMware firması da Mart 2017’de Intel Optane ve Virtual SAN kullanarak elde ettiği sonuçları paylaştı. Gecikme süresinde 2.5 kat bir iyileşme ve IOPS performansında 2.5 kat artış gösterildi. Virtual SAN mimarilerinde Optane sürücülerinin ön bellek katmanı olarak kullanılması bekleniyor. Depolama içinse geleneksel NAND flash ürünler kullanılabilir.
NetApp firması Samsung Z-SSD teknolojisini kullanan depolama dizinlerini tanıttı. Z-SSD sürücülerin sadece okuma ön belleği olarak kullanıldığı durumlarda 3 kat daha iyi IOPS performansı alındığı belirtildi. Plexistor tarafından Mayıs 2017’de satın alınan firma, ayrılmış mimari ile birlikte 3.4 milyon IOPS ve 4 mikrosaniye düzeyinde host gecikmesi değerlerine ulaştı.
Tüm bunlar göz önüne alındığında üreticilerin depolama sınıfı hafıza ürünlerini, mevcut mimarilerin performansını artırmak için kullandığı görülüyor. Bundan birkaç yıl önce depolama dizinleri için 1 milisaniye gecikme ve 1 milyon IOPS değerlerinden bahsediyorduk. Şimdi, 200 mikrosaniye ve 5 milyon IOPS değerleri konuşuluyor.
Hyper-converged infrastructure (HCI) ya da ayrılmış depolama birimleri gibi yeni mimariler SAN maliyetlerini düşürmeye başladı. Depolama birimlerinin geleceğine baktığımız zaman 3D-Xpoint teknolojisini kullanan ürünlerin performansı daha da artıracağını görmeyi bekliyoruz. Z-NAND, STT-MRAM gibi diğer teknolojiler de maliyetleri düşürecek ve depolama kapasitelerini artıracak. Huawei gibi şirketlerin de bu pazara girmesi bekleniyor.
