Il y a deux ans, nous avons présenté le module FlashCore d’IBM, leur SSD NVMe U.2 personnalisé à utiliser dans leurs appliances de stockage d’entreprise FlashSystem. Plus tôt cette année, IBM a publié le FlashCore Module 2 et cette semaine, ils l’ont détaillé dans une présentation liminaire au Flash Memory Summit. Comme son prédécesseur, le FCM 2 est un SSD d’entreprise très haut de gamme avec des choix de conception inhabituels et surprenants.

La caractéristique la plus inhabituelle du premier module IBM FlashCore était le fait qu’il n’utilisait aucun supercondensateur pour la protection contre les coupures de courant, et le système hôte n’incluait pas non plus de batterie de secours. Au lieu de cela, IBM a inclus la RAM magnétorésistive (MRAM) d’Everspin pour fournir un cache d’écriture intrinsèquement non volatile. Le FCM 2 continue d’utiliser la MRAM, désormais mise à niveau de la mémoire ST-DDR3 256Mbit d’Everspin vers sa mémoire ST-DDR4 1Gbit. La MRAM à densité plus élevée facilite beaucoup l’inclusion d’une quantité utile sur le disque, mais il est encore beaucoup trop coûteux de remplacer entièrement la DRAM sur le SSD: la gestion des capacités multi-TB du FCM2 nécessite plusieurs Go de RAM. La principale motivation d’IBM pour utiliser la MRAM comme tampon d’écriture au lieu de la DRAM avec protection contre les coupures de courant est que les supercaps ou les batteries ont tendance à avoir une durée de vie de seulement quelques années, et lorsqu’un système de stockage d’énergie tombe en panne, les choses peuvent devenir laides. IBM considère que la MRAM offre une meilleure fiabilité à long terme qui vaut le coût et la complexité de la construction d’un lecteur avec trois types de mémoire.

Le FCM 1 utilisait Micron 64 couches 3D TLC NAND, qui à l’époque était un choix assez standard pour les SSD d’entreprise haut de gamme. Le FCM 2 fait le passage audacieux à l’utilisation de 96L 3D QLC NAND de Micron. La densité plus élevée et le coût par bit inférieur leur ont permis de doubler la capacité maximale du disque jusqu’à 38,4 To, mais maintenir les performances tout en utilisant un flash plus lent est un défi de taille. Fondamentalement, la nouvelle NAND a environ trois fois la latence du programme (écriture) et 2-3 fois la latence de lecture. L’endurance en écriture et la rétention des données sont également plus faibles. Mais le FCM 2 est toujours évalué pour 2 DWPD et IBM revendique des performances accrues grâce à une combinaison de plusieurs astuces.

Les modules FlashCore d’IBM utilisent une architecture de contrôleur SSD personnalisée implémentée sur un FPGA massif. L’interface NAND à 20 canaux explique les capacités de lecteur légèrement étranges par rapport à davantage de SSD avec des contrôleurs à 8 ou 16 canaux. IBM inclut une compression transparente au débit de ligne dérivée de la compression matérielle fournie sur les mainframes IBM Z. Cela fournit un taux de compression d’environ 2,3x sur les ensembles de données typiques, ce qui contribue grandement à atténuer les problèmes d’endurance avec QLC (mais le FCM 1 avait également une compression, ce n’est donc pas un gros avantage pour le FCM 2). Le FCM 2 peut également utiliser certains de ses QLC NAND comme SLC. Ce n’est pas aussi simple que les caches d’écriture SLC trouvés sur pratiquement tous les SSD grand public. Au lieu de cela, le FCM 2 suit les modèles d’E / S pour prédire quels blocs de données seront fréquemment consultés (données «chaudes»), et essaie de les stocker sur SLC au lieu de QLC tout en envoyant des données «froides» directement à QLC. Les SSD d’entreprise évitent généralement d’utiliser la mise en cache SLC car il est difficile d’assurer une bonne qualité de service pendant les charges de travail soutenues. (Les lecteurs clients peuvent compter sur des charges de travail réelles offrant beaucoup de temps d’inactivité pouvant être utilisés pour le vidage du cache.) IBM semble convaincu que leur heuristique de placement de données intelligente peut éviter tout problème de qualité de service sérieux, et le lecteur FCM 2 peut également utiliser conseils sur la durée de vie des données fournis par le logiciel hôte.

En utilisant les disques FCM 2, les appliances de stockage FlashSystem d’IBB peuvent offrir 40 Go / s par système de disques 2U / 24, avec des capacités utilisables allant jusqu’à 757 To ou une capacité effective d’environ 1,73 Po grâce à la compression intégrée.