Velká část dodavatelů systémů pro ukládání dat (storage) v datových centrech používá disky od tradičních výrobců. To má některé výhody, například se lze řídit standardizací, rychle nasazovat nejnovější produkty z trhu nebo si není nutné vyvíjet vlastní hardware tohoto typu. Americká společnost IBM to dělá po svém. Do serverů pro ukládání dat si vytváří vlastní SSD disky, které na ploše o rozměru menším než je běžný chytrý telefon kromě pamětí pro uchování velkého objemu dat obsahují i poměrně výkonný procesor. Disky díky tomu umí odbavit některé úlohy a datová pole se mohou soustředit hlavně na operace typu I/O.
Tyto disky, označované také jako moduly, se jmenují IBM FlashCore (FCM) a jsou součástí datových serverů IBM FlashSystem. Do serverů se připojují skrze tradiční rozhraní E3. Na první pohled se tváří jako běžné vyměnitelné disky. Do serverů se zastrkují zepředu a do jednoho serveru jich lze poskládat několik.
Při rozmontování šasi FCM se ale nabízí trochu jiný pohled, než u běžných disků bývá zvykem. Jde o tištěný spoj, jehož nejviditelnější částí je centrální čip AMD Versal. Jde o takový hybrid mezi klasickým procesorem (jádra ARM Cortex), programovatelným hradlovým polem (FPGA) a jádry pro umělou inteligenci (INT8, FP32, bfloat16 a MX6/MX9). V tomto případě jde o náhradu tradičního řadiče, který zároveň vykonává další funkce.
Disk jako malý počítač
IBM tuto kombinaci používá pro odbavování některých typů výpočtů přímo na disku. Díky AI jádrům lze například provádět detekci ransomwaru v reálném čase. AI jádra analyzující data procházející diskem a hledají anomálie v kompresi nebo šifrování, které by mohly představovat útok. Data není nutné přetahovat do procesoru pole k analýze. FCM s nimi může pracovat hned, jak se “dotknou” konektoru disku.
Centrální čip dále zvládá hardwarovou kompresi dat, a to i při nasazení PCIe 5.0. Data jsou komprimována in-line za pomocí obvodů vyhrazených v FPGA. Komprimovaná data lze ukládat zhruba v poměru 3:1, což znamená, že například do 50TB úložiště naskladníte zhruba trojnásobek komprimovaných informací. Hardwarová komprese probíhá v reálném čase přímo při zápisu. Používat lze také postkvantové šifrování. Nejvyšší model nově představené páté generace FCM má kapacitu 105 TB.
FCM také pracuje s takzvanou virtualizací paměti flash. Čip nebere paměť pro ukládání dat jako hromadu buněk, ale dokáže rozkládat zátěž na jednotlivé buňky tak, aby se co nejvíce oddálilo jejich fyzické opotřebení, což je známý problém SSD disků. Minimalizují se takzvané zbytečné přepisy. IBM si tak může dovolit používat proprietární hybrid SLC a QLC buněk a dle svých slov dosáhnout odolnosti a výkonu TLC.
NAND čipy pro ukládání dat tvoří velkou část disku. Na aktuálním modelu páté generace, který měla Lupa možnost rozebrat (viz galerie), bylo umístěno 24 těchto čipů, 12 na každé straně. Jejich výrobcem je Micron.
Více druhů RAM
Datová pole IBM tedy obsahují disky, které každý mají vlastní vysoce výkonný řadič s funkcemi navíc. Hlavní procesor pole nemusí komprimovat data a tak dále, ale pouze řídí provoz a data distribuují. IBM zároveň umožňuje škálovat výkon tím, jak se disky s vlastními procesory poskládají do jednoho serveru.
IBM prodává FCM v rámci úložišť FlashSystem 5600 (2,6 milionu IOPS), 7600 (4,3 milionu IOPS) a 9600 (6,3 milionu IOPS). Nejvyšší model zvládne v rámci pojmout hrubou kapacitu 3,3 PB s tím, že díky kompresi lze uložit dat více. Maximální bandwidth u čtení je 86 GB/s. Servery lze skládat do větších clusterů. Specifikaci naleznete zde.
FCM dále pracuje s dvěma typy operačních pamětí, DRAM a MRAM. První z nich se nasazuje pro mapovací tabulky a cache. Druhá se pak používá k okamžitému uložení rozpracovaných dat při výpadku napájení. Disková pole zároveň mají vlastní RAM v řádech až terabajtů sloužící jako vyrovnávací paměť. Čip AMD Versal má také paměť SRAM určenou k AI výpočtům, respektive inferenci. SRAM se obecně v AI čipech jeví jako slibná technologie, pracují s ní například Cerebras nebo Groq, který nedávno “koupila” Nvidia.
Tento přístup IBM je na trhu poměrně unikátní. Vlastní moduly si vytváří také společnost Pure Storage, která kromě jiného provozuje velké vývojové centrum v Praze a která datová úložiště vyrábí ve Foxconnu v Kutné Hoře. Jde o moduly DirectFlash, které jsou ovšem řízeny operačním systémem Purity OS na úrovni úložiště. Systémy díky tomu má přehled o tom, na jaký čip se zapisují data, což snižuje zpoždění a prodlužuje životnost disků. DirectFlash nemají funkce typu komprese přímo na discích, ale tyto funkce se řeší přes centrální procesory na diskovém poli.
- Chcete mít Lupu bez bannerů?
- Chcete dostávat speciální týdenní newsletter o zákulisí českého internetu?
- Chcete mít k dispozici strojové přepisy podcastů?
- Chcete získat slevu 1 000 Kč na jednu z našich konferencí?
Staňte se naším podporovatelem
ČLÁNKY DO MAILU