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Intel-Optane: Die verfügbaren SCM-SSDs und -Memory-Produkte

Storage-Class-Memory-Produkte sind bereits verfügbar und bringen bessere Performance als SSDs. Hier finden Sie eine Liste der Optane-basierten Lösungen, die seit 2019 am Markt sind.

Intel-Optane-SSDs und -Arbeitsspeicher (Memory) haben sich nur langsam auf dem Markt durchgesetzt. Der hohe Preis des 3D-XPoint-basierten Storage Class Memory hat das Interesse der Anwender gedämpft, seit Intel 2017 die ersten Optane-SSDs auf den Markt brachte. Und bisher sind nur wenige Anwendungen für diese Technologie geschrieben worden.

Das könnte sich jedoch aufgrund von zwei Entwicklungen aus dem Jahr 2019 ändern: Intel lieferte seine ersten Optane-DIMM-Karten aus, und Micron Technology kam mit seinen konkurrierenden 3D-XPoint-SSDs auf den Markt. Intel plant seine Optane-SSDs der zweiten Generation für 2020.

Intel brachte seine Optane Persistent Memory DC-DIMMs im April 2019 auf den Markt und zielt darauf ab, die Leistungslücke zwischen dynamischem RAM (DRAM) und NAND-Flash zu schließen. Die Optane-DIMMs werden hauptsächlich in Servern verwendet, aber Intel sagt, dass sie für Benutzer großer Datensätze auf Workstations kommen werden. Der persistente Optane-DC-Arbeitsspeicher kann laut Intel bis zu 3 TByte pro CPU und 6 TByte pro Client-Workstation liefern.

Was den SSD-Markt betrifft, so wird erwartet, dass Microns 3D XPoint-basierte X100 NVMe-SSD im Jahr 2020 allgemein verfügbar sein wird. Das Unternehmen behauptete, dass die X100 bis zu 2,5 Millionen IOPS für das Lesen von Daten, einen Lese-/Schreibdurchsatz von mehr als 9 GBps und eine Latenzzeit von 8 Mikrosekunden (μs) oder weniger liefern wird. Intel beabsichtigt, noch in diesem Jahr seine Optane-DC-SSDs der zweiten Generation auszuliefern. Der Hersteller gibt an, dass diese eine durchschnittliche I/O-Latenz von 10 μs bis zu mindestens 800.000 IOPS für Workloads bieten können.

Das sind Zukunftsaussichten – eine Zukunft, in der es unklar ist, ob Optane und Storage Class Memory (SCM) in jedem Rechenzentrum ihren Platz finden werden. Zurzeit entwickeln und liefern mehrere Unternehmen Produkte mit Optane-SSDs und -Memory für Kunden mit Hochleistungsanforderungen. Im Folgenden wird ein Blick auf einige der Optane-basierten Produkte geworfen, an denen gearbeitet wurde und die 2019 auf den Markt kamen.

Dell EMC PowerMax-SAN-Arrays

Dell EMC stellte eine Version seines Hochleistungs-SAN-Arrays PowerMax vor, das erste Array mit NVMe-SSDs und Intel Optane DC D4800X-SSDs mit zwei Anschlüssen (Ports) auf derselben Datenebene (Data Plane). Der Optane-Arbeitsspeicher erscheint als persistente Tier auf dem Array, und die zwei Anschlüsse sorgen für Redundanz. Optane verarbeitet Lesevorgänge und migriert Hot-Traffic aus dem NVMe-Flash.

Dell EMC PowerMax setzt NVMe-SSDs und dual-ported Intel Optane DC-SSDs auf einer Data Plane ein.
Abbildung 1: Dell EMC PowerMax setzt NVMe-SSDs und dual-ported Intel Optane DC-SSDs auf einer Data Plane ein.

Ein Dell EMC PowerMax-System kann aus zwei bis 16 Controllern bestehen, und es gibt keinen Kostenaufschlag für das Hinzufügen von NVMe und SCM, einzeln oder in Kombination. Basierend auf eigenen Tests sagt Dell EMC, dass der PowerMax 8000 mit NVMe und SCM die Hälfte der Latenzzeit der SAS-SSD-Systeme des Unternehmens bietet.

Formulus Blacks Forsa

Start-up Formulus Black begann 2019 mit Intel zusammenzuarbeiten, um ein Optane DC-System mit persistentem Memory zu konzipieren, das Entwicklern, die die Cloud-Plattform von Packet nutzen, das Testen, Validieren und Optimieren datenintensiver Echtzeit-Anwendungslasten ermöglicht.

Mit der Linux-basierten Software Formulus Black Forsa können Anwendungen und Daten im DRAM gespeichert werden. Der persistente Arbeitsspeicher wird als Speicher mit geringer Latenz in einem Server mit zwei Sockets bereitgestellt, der über hohe Verfügbarkeit und Skalierungsmöglichkeiten verfügt. Forsa läuft auf jedem Commodity-Server mit einem Speicher von 256 GByte oder mehr.

Forsa verwendet Algorithmen zur Optimierung der I/Os zwischen dem persistenten Optane-Memory und der CPU und verbessert die Leistung von Optane DC. Laut Formulus Black hat dieser Ansatz zu einer geringeren CPU-Nutzung, mehr Transaktionen pro Sekunde/IOPS und einer geringeren Latenz unter Höchstlastbedingungen geführt.

Hewlett Packard Enterprise Memory-Driven Flash

Hewlett Packard Enterprise (HPE) erweiterte 2019 seine mittleren Nimble Storage Arrays um Memory-Driven Flash (Memory-optimierter Flash-Speicher), eine neue Klasse von Unternehmensspeicher mit SCM. Der Hersteller hatte bereits in seinen Highend 3PAR StoreServ-Arrays Memory-Driven Flash-Speicher integriert.

Auf einem Laufwerk kombiniert HPE Memory-Driven Flash zum einen NAND-Flash für langlebigen Speicher und eine Intel Optane-Arbeitsspeicherkarte, um häufig abgerufene Daten und Metadaten zwischenzuspeichern.

Das 3Par-System von Hewlett Packard Enterprise verwendet Optane-basierten Memory-Driven Flash.
Abbildung 2: Das 3Par-System von Hewlett Packard Enterprise verwendet Optane-basierten Memory-Driven Flash.

Durch das Hinzufügen von Memory-Driven Flash in die 3PAR- und Nimble-Systeme zielt HPE darauf ab, die Hochleistungsanforderungen von KI-, Echtzeitanalyse- und Transaktionsverarbeitungsanwendungen von Branchen wie Finanzdienstleistungen und E-Commerce zu erfüllen. HPE gibt an, dass Memory-Driven Flash zehnmal schneller als Standard-NAND-Arrays ist, mit Leistungsniveaus, die nahe an DRAM liegen, aber zu geringeren Kosten und mit höherer Dichte als DRAM. SCM-Laufwerke können laut HPE zehnmal mehr Schreibzyklen als NAND-Arrays liefern und haben konsistentere Antwortzeiten bei höheren Workload-Dichten.

MemVerge Memory-Converged Infrastruktur

Start-up MemVerge ging im April 2019 aus dem Stealth-Modus und gab bekannt, dass es sich mit seiner Memory-Converged Infrastructure in der frühen Veröffentlichungsphase befindet. Das Gerät basiert auf der Distributed Memory Objects-Technologie von MemVerge, die speziell für den Betrieb mit dem persistenten Optane-Memory entwickelt wurde. Das Betriebssystem vereint DRAM, Intel Optane DIMMs und traditionelle SSDs in einem System. DRAM wird als Cache verwendet, und Optane-DIMMs erweitern den Hauptspeicher oder führen Blockspeicher mit niedriger Latenz aus. Die allgemeine Verfügbarkeit des Geräts ist für das Jahr 2020 geplant.

NetApp Memory-Accelerated Data

Im Herbst 2018 kündigte NetApp sein softwaredefiniertes (SDS) Produkt Memory Accelerated Data oder Max Data an, das auf NetApps OnTap OS und Commodity-Servern basiert. Es fügte Unterstützung für den persistenten Optane DC-Speicher hinzu, als Intel diesen 2019 verfügbar machte.

Mit Max Data profitierte NetApp von der 2017 erworbenen Technologie des persistenten Plexistor-Memory. Die Plexistor-Software kombinierte konvergenten Serverarbeitsspeicher und NVMe-Flash als nichtflüchtigen Speicher, um In-Memory-Datenbanken ohne einen dedizierten Compute-Storage-Cluster auszuführen.

NetApp Max Data dient als Frontend-Beschleunigungsebene für skalierbare und relationale Datenbanken. Sein Dateisystem verschiebt Daten in den NetApp Fabric-Attached Storage oder FAS-Backend-Storage, und NetApp FabricPool wird verwendet, um Daten in Clouds zu verschieben. Das System soll Latenzzeiten reduzieren und richtet sich an Kunden, die hochleistungsfähige Transaktionssysteme zur Datenanalyse in Echtzeit verwenden.

Pure Storage FlashArray

Pure Storage kündigte auf seiner Anwenderkonferenz Pure Accelerate 2019 ein Flash-Upgrade an, das DirectMemory-Module enthält, die auf Dual-Ported Intel Optane SSDs basieren, um das Lese-Caching im FlashArray von Pure zu erleichtern. Die DirectMemory-Module sind für die Pure FlashArray//X70R2- und FlashArray//X90R2-Arrays erhältlich. FlashArray//X-Systeme werden für Analysen, Hybrid Clouds und die Optimierung von Produktionsdatenbanken verwendet.

Zum Zeitpunkt der Markteinführung gab der Hersteller an, dass die Kombination aus NVMe-Flash und SCM die Lesegeschwindigkeit um bis zu 40 Prozent erhöht und eine zusätzliche Bandbreite von bis zu 6 Gbps zur Verfügung stellt. Heute gibt der Anbieter auf seiner Website an, dass die Module eine um bis zu 50 Prozent verbesserte Leselatenz bieten. Die DirectMemory-Module sind in Stufen von vier oder acht Laufwerken mit Konfigurationen von 3 TByte beziehungsweise 6 TByte erhältlich.

Vast Data Universal Storage

Anfang 2019 führte Vast Data sein Universal Storage System ein. Das All-Flash-Universal Storage kombiniert Quad-Level-Cell (QLC)-SSDs, hochleistungsfähige Intel Optane-Laufwerke und NVMe-oF zur Verbindung von Knoten. Wie das Unternehmen angibt, ist das System für die anspruchsvollsten Arbeitslasten ausgelegt und bietet eine Kapazität im Exabyte-Bereich und Flash zu den Kosten von Festplatten. Universal Storage umfasst ein hochverfügbares NVMe-Flash-Gehäuse mit vier C-Node-Controllerköpfen. Der QLC-Speicher dient als Übersetzungsschicht für die intelligente Datenplatzierung, und das System integriert einen 3D-XPoint-Puffer, um die Lebensdauer von QLC-SSDs zu verlängern.

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