La dernière itération de la mise en cache Intel Optane Memory SSD est ici. Le nouveau Optane Memory H20 est composé de deux lecteurs NVMe en un, combinant un lecteur QLC de 1 To (dérivé de leur récent 670p) avec un lecteur de cache Optane de 32 Go mis à jour, le tout sur une seule carte M.2. Nous examinons également le SSD Enmotus FuzeDrive, une vision différente de l’idée de deux lecteurs en un qui augmente son QLC avec un pool dédié de flash SLC NAND rapide. Chacun de ces disques est associé à un logiciel pour gérer intelligemment le placement des données, en plaçant les données très utilisées sur des supports de stockage plus rapides et plus endurants. L’objectif global des deux produits est le même: combiner la capacité abordable de QLC NAND avec les performances haut de gamme et l’endurance en écriture de la mémoire SLC NAND ou 3D XPoint.

Historique de la mise en cache SSD

Il y a une longue histoire derrière l’idée générale de combiner des périphériques de stockage rapides et lents en un seul pool de stockage qui n’exige pas que les utilisateurs finaux gèrent manuellement le placement des données. La mise en cache des données dans la RAM est omniprésente avec les processeurs ayant plusieurs niveaux de cache, et les disques durs et certains SSD ayant également leurs propres caches RAM, mais tous sont temporaires par nature. Persistant Les caches utilisant une forme plus rapide de stockage non volatile n’ont jamais été aussi répandus, mais il y en a eu de nombreux exemples au fil des ans.

Dans l’espace grand public, la mise en cache était d’un grand intérêt lorsque les SSD ont commencé à se généraliser: ils étaient beaucoup plus rapides que les disques durs, mais pas encore assez grands pour être utilisés en remplacement complet des disques durs. Intel a implémenté la technologie de réponse intelligente (SRT) dans ses pilotes de technologie de stockage rapide (RST) à partir de dix ans avec le chipset Z68 pour Sandy Bridge. Les fabricants de disques durs ont également introduit des disques hybrides, mais avec des caches flash NAND si pitoyablement petits qu’ils n’étaient pas d’une grande utilité.

Plus récemment, la migration des SSD pour stocker plus de bits de données par cellule de mémoire physique a conduit les SSD grand public à mettre en œuvre leur propre mise en cache transparente. Tous les SSD grand public utilisant TLC ou QLC NAND gèrent une couche de cache qui exploite une partie du stockage en tant que SLC (ou parfois MLC) – moins dense, mais plus rapide.

Mémoire Optane

Intel a fait un autre grand effort pour la mise en cache SSD avec ses premiers appareils Optane sur le marché grand public: de minuscules disques M.2 équipés de la nouvelle mémoire 3D XPoint prometteuse et de la mémoire Optane de marque plutôt déroutante comme s’il s’agissait d’alternatives à la DRAM au lieu des SSD NVMe. Intel les a initialement présentés comme des périphériques de cache à utiliser devant les disques durs. L’implémentation d’Optane Memory reposait sur leur travail RST, mais s’accompagnait de nouvelles exigences de plate-forme: le micrologiciel de la carte mère devait être capable de comprendre le système de mise en cache afin de charger correctement un système d’exploitation à partir d’un volume en cache, et cette prise en charge du micrologiciel n’était fournie que Kaby Lake et plates-formes plus récentes. La stratégie de disque dur Optane + n’a jamais connu un énorme succès; la transition continue vers TLC NAND a rendu les disques SSD suffisamment gros et assez rapides devenus largement abordables. Les configurations de mise en cache à plusieurs lecteurs étaient également mal adaptées à la taille et aux contraintes d’alimentation des ordinateurs portables. La mise en cache Optane devant TLC NAND était possible, mais ne valait pas vraiment le coût et la complexité, en particulier avec la mise en cache SLC fonctionnant plutôt bien pour les configurations traditionnelles à un seul lecteur.

QLC NAND a fourni une nouvelle opportunité pour la mise en cache Optane, menant à l’Optane Memory H10 et à la nouvelle Optane Memory H20 que nous examinons aujourd’hui. Ceux-ci regroupent les lecteurs QLC grand public d’Intel (660p et 670p respectivement) et l’un de leurs lecteurs de cache Optane Memory sur une seule carte M.2. Cela nécessite une interface quelque peu non standard; la plupart des systèmes ne peuvent pas détecter les deux appareils et pourront accéder au côté QLC ou Optane du lecteur, mais pas aux deux. Certaines plates-formes grand public Intel commençant par Coffee Lake ont la capacité de détecter ces disques et de configurer la liaison PCIe x4 vers un emplacement M.2 en tant que deux liaisons x2 distinctes.

Le système de mise en cache pour Optane Memory H20 fonctionne à peu près de la même manière que lors de l’utilisation d’Optane et de lecteurs lents séparés, bien qu’Intel ait continué à affiner ses heuristiques pour le placement des données avec les versions successives de leurs pilotes RST. Un inconvénient notable est que la division des quatre voies PCIe du slot M.2 en deux liaisons x2 signifie qu’il y a un goulot d’étranglement du côté QLC; les contrôleurs SSD Silicon Motion qu’Intel utilise prennent en charge quatre voies, mais seules deux peuvent être câblées sur le H10 et le H20. Pour le H10, cela n’avait guère d’importance car la partie QLC de ce disque (équivalent au SSD Intel 660p) ne pouvait que rarement fournir plus de 2 Go / s, donc le limiter à PCIe 3.0 x2 n’avait qu’un impact mineur. Le 670p d’Intel est un peu plus rapide grâce à un QLC plus avancé et à un contrôleur beaucoup amélioré, donc le limiter à PCIe 3.0 x2 sur l’Optane Memory H20 fait vraiment mal.

Spécifications de la mémoire Intel Optane H20
H20 H10
Facteur de forme unilatéral M.2 2280 unilatéral M.2 2280
Contrôleur NAND Silicon Motion SM2265 Silicon Motion SM2263
Flash NAND Intel 144L 3D QLC Intel 64L 3D QLC
Contrôleur Optane Intel SLL3D
Optane Media Intel 128 Go 3D XPoint Intel 128 Go 3D XPoint
Capacité QLC NAND 512 Go 1 024 Go 256 Go 512 Go 1 024 Go
Capacité Optane 32 Go 16 GB 32 Go 32 Go
Lecture séquentielle jusqu’à 3300 Mo / s 1450 Mo / s 2300 Mo / s 2400 Mo / s
Écriture séquentielle jusqu’à 2100 Mo / s 650 Mo / s 1 300 Mo / s 1 800 Mo / s
IOPS à lecture aléatoire 65 000 (QD1) 230 000 320 000 330 000
E / S par seconde en écriture aléatoire 40k (QD1) 150 000 250 000 250 000
Lancé Mai 2021 Avril 2019
Système
Conditions
Processeur central de 11e génération
Chipset série 500
Pilote RST 18.1
Processeur Core de 8e génération
Chipset série 300
Pilote RST 17.2

Les deux mémoires Optane H10 et H20 sont évaluées pour un débit de pointe supérieur à ce que la partie Optane ou QLC peut fournir seule. Pour y parvenir, le logiciel de mise en cache d’Intel doit être capable d’effectuer un striping de données de type RAID0 entre les deux sous-périphériques; il ne peut pas simplement envoyer des demandes à la partie Optane tout en se rabattant sur le QLC uniquement lorsque cela est strictement nécessaire.

À première vue, l’Optane Memory H20 ressemble à une refonte du H10, mais c’est un produit considérablement amélioré. La partie Optane du H20 est un peu plus rapide que les produits de mémoire Optane précédents, y compris la partie Optane du H10. Intel n’a pas donné de détails sur la façon dont ils ont amélioré les performances ici, mais ils utilisent toujours la mémoire 3D XPoint de première génération plutôt que le 3DXP de deuxième génération qui est maintenant disponible dans le SSD d’entreprise Optane P5800X.

Le côté QLC du lecteur reçoit une mise à niveau majeure de 64L à 144L QLC NAND et une mise à niveau du contrôleur du Silicon Motion SM2263 au SM2265. Le nouveau contrôleur est une pièce personnalisée spécifique à Intel pour le 670p et le H20, dérivée du contrôleur SM2267 mais dépourvue de la capacité PCIe 4.0. La suppression du support PCIe 4.0 était raisonnable pour l’Intel 670p car le QLC n’est de toute façon pas assez rapide pour aller au-delà des vitesses PCIe 3.0, et Intel peut réduire la consommation d’énergie et peut-être économiser un peu d’argent avec le SM2265 au lieu du SM2267. Mais pour l’Optane Memory H20 et sa limitation PCIe x2 pour la partie QLC, il aurait été bien de pouvoir exécuter ces deux voies à la vitesse Gen4.

L’Optane Memory H10 était initialement prévu pour les ventes OEM et les ventes au détail, mais la version commerciale a été annulée avant la sortie et le support (quelque peu irrégulier) pour H10 fourni par les cartes mères Coffee Lake au détail a fini par être inutile pour les consommateurs. Le H20 est lancé en tant que produit uniquement OEM, ce qui garantit qu’il ne sera utilisé que dans les systèmes Intel compatibles. Cela permet à Intel d’éviter en grande partie tout problème avec les utilisateurs finaux devant installer et configurer le logiciel de mise en cache, car les OEM s’en chargeront. L’Optane Memory H20 devrait commencer à être expédié dans de nouveaux systèmes à partir de juin.