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Diese fünf Fakten zu Storage Class Memory sollten Sie kennen

Unternehmen, die die Storage-Class-Memory-Technologie einsetzen wollen, sollten die Vorteile, Anwendungen und verfügbare Produkte in den Entscheidungsprozess einfließen lassen.

Storage Class Memory (SCM) ist eine neue Klasse nichtflüchtigen Speichers (Non-Volatile), der man Aufmerksamkeit schenken sollte. SCM zielt darauf ab, die Lücke zwischen den bestehenden Memory- und Speichertechnologien zu schließen und das Beste von beiden in einer Weise zusammenzuführen, die die Datenspeicherung grundlegend verändern könnte.

Auf der einen Seite ist dynamischer RAM, oder DRAM, schnell und effizient, aber er ist teuer, nicht persistent und hat Skalierbarkeitsgrenzen. Auf der anderen Seite ist der herkömmliche Speicher billiger, beständig und kann große Datenmengen verarbeiten, ist aber nicht so schnell und langlebig wie DRAM.

Künstliche Intelligenz (KI), maschinelles Lernen und andere Memory-intensive Anwendungen stellen erhöhte Anforderungen an den Systemarbeitsspeicher. Storage Class Memory scheint ein wahrscheinlicher Kandidat zur Lösung des Memory-Speicher-Problems zu sein, zumindest für einige Anwendungen.

Welche Vorteile verspricht Storage Class Memory?

SCM ist eine aufstrebende Technologie, die darauf abzielt, die besten Teile von Memory und Speicher zu kombinieren. Persistenz ist einer der Hauptvorteile von SCM. Da es Daten während eines gesamten Leistungszyklus vorhalten kann, eröffnet es die Möglichkeit für Produkte, die sowohl für Arbeitsspeicher (Memory) als auch für Storage verwendet werden können.

Einige neue Versionen von SCM sind fast so schnell wie DRAM und können sogar auf größere Kapazitäten skaliert werden. Und SCM kann billiger als DRAM werden, wenn die Produkte erst einmal in der Massenproduktion sind.

Auf der Speicherseite ist SCM bis zu 10-mal schneller als NAND-Flash-Laufwerke und hat nicht die Verschleißprobleme von NAND. Ein weiterer bedeutender Vorteil von SCM gegenüber NAND: Es kann entweder auf Byte- oder Blockebene angesprochen werden, so dass Betriebssysteme und Anwendungen direkt auf Bytes zugreifen können, während der I/O-Overhead reduziert wird.

Storage Class Memory reiht sich zwischen SSDs/Flash-Speicher und DRAM ein.
Abbildung 1: Storage Class Memory reiht sich zwischen SSDs/Flash-Speicher und DRAM ein.

SCM hat das Potenzial, die Unterscheidung zwischen Memory und Storage aufzuheben und eine einzige Ebene anzubieten, die beide umfasst. Infolgedessen könnte auf Primärdaten zugegriffen werden, die auf einem einzigen SCM-Gerät gespeichert sind.

Was sind Anwendungsfälle für Storage Class Memory?

Die Verwendung von Storage Class Memory beginnt sich abzuzeichnen. Auf der Seite des Speicher-Arrays kann SCM als Cache-Tier für Anwendungen eingesetzt werden, die eine geringe Latenzzeit erfordern. Auf der Server-Controller-Seite kann es als DRAM-Alternative dienen und mit CPUs arbeiten, die SCMs unterstützen.

Da SCM pro Gigabyte kostengünstiger ist als DRAM, wird es zunehmend als DRAM-Ersatz betrachtet. Es kann die Beständigkeit bieten, die DRAM fehlt, und nahezu gleichwertige Leistungsniveaus bieten. Es wird erwartet, dass es besonders nützlich für leseintensive KI- und tiefe Datenanalyseanwendungen ist.

Preis und Leistung sind zwar wichtig, aber es ist auch wichtig zu untersuchen, wie SCM die Produktivität, die Markt-Einführungszeit und letztendlich den Umsatz eines Unternehmens verbessern kann.

Anwendungen, die stark auf Arbeitsspeicher angewiesen sind, können SCM potenziell als Alternative zur horizontalen Skalierung verwenden. Längerfristig wird erwartet, dass Hypervisors SCM für virtuelle Maschinen verfügbar machen.

Für welche Unternehmen eignet sich Storage Class Memory?

Intel und Micron Technology haben 3D XPoint, auch bekannt als SCM-SSDs, eingeführt. Benchmarks für diese Technologie zeigen im Vergleich zu den schnellsten NVMe-Flash-Laufwerken wesentlich geringere Latenzen und bessere IOPS. Große Datenübertragungs-Benchmarks zeigen eine zehnfache Verbesserung mit den SCM-Laufwerken. Und Branchenexperten sagen, dass die größte Leistungsverbesserung durch die geringe Schreiblatenz des SCM-Laufwerks im Vergleich zu NAND-Flash erzielt wurde.

Aber der Preis der SCM-Laufwerke ist hoch – vier- bis fünfmal höher als der der schnellsten vergleichbaren NVMe-Laufwerke. Infolgedessen kann SCM aus Preis-/Leistungsgründen für die meisten Unternehmen ein schwieriges Verkaufsargument sein.

Storage-Berater Mark Staimer hat empfohlen, die potenziellen Renditen für bestimmte Anwendungen zu prüfen, bei denen durch die schnelleren Antwortzeiten und geringeren Latenzen, die SCM ermöglicht, zusätzliche Einnahmen erzielt werden können. Diese „Above-the-line“-Renditen umfassen Einnahmen und Gewinne, die es sonst nicht gäbe. Anwendungen, bei denen dieser Ansatz angewendet werden kann, umfassen große Datentransfers und niedrige Lese- und Schreiblatenzen.

Preis und Leistung sind zwar wichtig, aber es ist auch wichtig zu untersuchen, wie SCM die Produktivität, die Markteinführungszeit und letztendlich den Umsatz eines Unternehmens verbessern kann.

Welche SCM-Produkte sind am Markt verfügbar?

Intel brachte im April 2019 die Optane DC-DIMMs für persistenten Arbeitsspeicher auf den Markt. Die zweite Generation der Optane DC-SSDs von Intel und die erste 3D XPoint-basierte SSD von Micron werden voraussichtlich im Jahr 2020 allgemein verfügbar sein.

Intel Optane DC persistent Memory.
Abbildung 2: Intel Optane DC persistent Memory.

Produkte, die auf Optane-SSDs und -Memory basieren, befinden sich in der Entwicklung und sind bereits auf dem Markt. Dazu gehören Dell EMC PowerMax SAN-Arrays, die Forsa-Software von Formulus Black, Hewlett Packard Enterprise 3PAR und Nimble Storage-Arrays, MemVerge Memory-Converged Infrastructure, NetApp Memory Accelerated Data, Pure Storage FlashArray und Vast Data Universal Storage.

Was ist MRAM?

Eine weitere Storage-Class-Memory-Technologie, die aufgrund persistentem Memory als Ersatz von DRAM in SSDs eingesetzt werden kann, ist Magnetoresistives RAM oder MRAM. Anstatt elektrische Ladungen zur Speicherung von Datenbits zu verwenden, wie dies bei DRAM der Fall ist, verwendet MRAM magnetische Zustände.

Diese Technologie kombiniert die hohe Geschwindigkeit von statischem RAM (SRAM) mit der hohen Dichte von DRAM, so dass mehr Daten gespeichert und schneller darauf zugegriffen werden kann, während gleichzeitig weniger Strom verbraucht wird als bei elektronischen Arbeitsspeichern.

MRAM ist im Unternehmen auf dem Vormarsch. IBM verwendet MRAM in den FlashCore-Medien in seinen FlashSystem-Arrays. Applied Materials, Avalanche Technology, Crocus Technology und Spin Memory verfügen ebenfalls über MRAM-basierte Produkte.

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