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jeudi 19 janvier 2017

Comment 3D XPoint d'Intel transformera les serveurs et le stockage ?


Avenir de l'IT : Intel va introduire les disques SSD 3D XPoint cette année, suivis par les modules de mémoire DIMM XPoint. Bien que 3D XPoint présente un potentiel phénoménal d'amélioration du stockage et de la mémoire, le succès dépendra du prix.


Pourquoi c'est important pour vous ?
Pour comprendre la révolution du stockage qui vient.
En mars dernier, le septième atelier annuel dédié aux mémoires non volatiles se tenait à l'université de Californie à San Diego. Frank T. Hady, membre associé d'Intel et architecte principal du stockage 3D XPoint, a prononcé son discours d'ouverture devant une salle pleine de doctorants et de concurrents. Bien entendu, Intel n'était pas prêt à répondre à un certain nombre de questions vitales, mais ce qu'il a dévoilé était très instructif.
Les modules XPoint de première génération seront gravés en 20 nm et pourront servir à la fois d'espace de stockage et de mémoire système. Toutefois, contrairement aux SSD et aux disques, XPoint est adressable par octet, ce qui signifie qu'il peut être utilisé comme la mémoire vive dynamique (DRAM). Pour le stockage des données, il fonctionne comme un disque à secteurs 4K.
Contrairement à la DRAM, XPoint est dix fois plus dense (mais pas aussi dense que la mémoire Flash, étant donné que le produit initial sera une cellule mono-niveau). Combinés à la DRAM, les serveurs 3D XPoint pourront prendre en charge quatre fois la capacité de la mémoire à un coût par bit nettement inférieur à celui de la DRAM.
3D XPoint peut être utilisé dans les DIMM pour trois raisons : a) l'adressage par octet, b) son endurance à l'écriture 1 000 fois supérieure à la mémoire Flash NAND et c) ses E/S 1 000 fois plus rapides. Les DIMM 3D XPoint auront besoin de contrôleurs pour effectuer l'audit de l'usure comme ils le font avec la mémoire Flash NAND, mais le processus de nettoyage de la mémoire sera beaucoup plus granulaire (et donc nettement moins intrusif) que les écritures de blocs complets des appareils à mémoire Flash NAND.

Premiers disques SSD Optane 

Précision : 3D XPoint est la technologie. Optane est la marque des disques SSD qui utilisent 3D XPoint.
Intel destine les premiers disques SSD Optane au marché des entreprises, avec une interconnexion PCIe + NVMe. L'interface courante SATA à 6 Gbit/s n'est pas assez rapide et les connecteurs PCIe et NVMe sont beaucoup plus performants.
Ils offrent un taux d'erreur non corrigible sur les bits de 10 à la puissance -17, une durée de vie de cinq ans et des performances exceptionnelles, tout ceci pour le marché du cloud computing et des entreprises.

IOPS et latence

Les opérations d'entrées/sorties par seconde (IOPS) sont nettement plus élevées que celles du SSD du centre de traitements d'Intel, le P3700, qui utilise également PCIe et NVMe. Avec une charge de lecture/écriture de 70/30 et une profondeur de file d'attente égale à un, le P3700 a atteint 15 000 IOPS, tandis que la version de démonstration du XPoint a fait cinq fois mieux, avec 78 000 IOPS.
Surtout, la latence était nettement inférieure : 7 μs contre 85 μs pour le P3700, soit moins d'un dixième de la latence. Il s'agira donc de disques considérablement plus rapides à tout point de vue.

Se préparer pour un stockage à faible latence 

De nombreux changements devront être apportés pour pouvoir profiter des performances de 3D XPoint, dont les suivants.
  • Basculement des interruptions à l'interrogation : temps d'attente plus long, mais latence inférieure.
  • Utilisation de 3D XPoint comme espace de permutation/page pour une plus faible latence et des performances plus prévisibles.
  • Nouvelles instructions pour la purge des écritures.
  • Nouvelle bibliothèque NMV, PMEM.io, disponible dans un premier temps sur Linux. 
  • Systèmes de fichiers sensibles à la mémoire persistante, tels que Nova.
  • Prise en charge de la mémoire de classe de stockage dans Windows, sur laquelle Microsoft est en train de travailler.
  • Futurs processeurs Xeon conçus pour utiliser la mémoire hybride.
Ce dernier point pourrait signifier un emprisonnement pendant des années, voire à jamais. À quel point Intel se montrera-t-il généreux avec les API et les spécifications de contrôleur ?

L'avis de storage bits 

3D XPoint présente un potentiel phénoménal d'amélioration du stockage et de la mémoire, mais tout dépendra du prix.
D'après Intel, 3D XPoint se situera entre la DRAM à 5 dollars/Go et la mémoire Flash à 0,20 dollar/Go, ce qui laisse une très grande marge. Le prix des DIMM 3D XPoint devrait être aux alentours de 2 dollars/Go au départ, mais même à 1 dollar/Go, ils seront toujours cinq fois plus chers que la mémoire Flash NAND.
Autre problématique : les modes de défaillance de 3D XPoint. Le déploiement à grande échelle révèle toujours des bugs et des problèmes que même les tests bêta vigilants ne détectent pas. Allons-nous devoir attendre huit ans pour une évaluation impartiale des performances de la technologie sur le terrain ?
À supposer qu'Intel et Micron tiennent leurs promesses ou s'en approchent, cela poursuivra la révolution des IOPS élevées et à faible latence qu'a initiée la mémoire Flash. Aussi utiles que soient les SSD 3D XPoint, les vraies retombées viendront de l'intégration de la technologie à la DRAM pour augmenter les capacités de la mémoire et améliorer les performances du serveur.

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