Proyector
Jun 10 2016
Desdibujando los límites entre la memoria y el almacenamiento.

Anunciada en julio de 2015, la memoria 3D XPoint es capaz de funcionar indistintamente como DRAM o como Flash. Está orientada a los segmentos de consumidores, centros de datos y estaciones de trabajo, y promete ser 1000 veces más veloz y más durable que la Flash NAND, y 10 veces más densa que la DRAM. Sus precios estarán situados en algún punto entre los precios actuales de los chips DRAM y flash. A meses de su lanzamiento, 3D XPoint anticipa una revolución arquitectónica que vendrá de la mano de la integración de la memoria de acceso aleatorio con el subsistema de almacenamiento.

En el mercado de almacenamiento, los SSDs mantienen su tendencia de crecimiento en performance y capacidad, a la vez que van mejorando paulatinamente su relación de precio por GB. Sin embargo, cuando se analizan las plataformas actuales y futuras, con grandes procesadores multi-núcleo cada vez más potentes, se observa que sigue pendiente de resolverse el desafío de abastecer a esos procesadores de información a una velocidad que permita aprovechar al máximo su capacidad. Con la memoria 3D XPoint y los SSDs Optane, Intel busca restablecer el balance entre E/S, cómputo y almacenamiento, de forma tal que los modernos microprocesadores puedan desplegar toda su capacidad y no pasen tiempo esperando la llegada de los datos.

En materia de procesadores para PCs de rango medio, Intel no ha avanzado aún más allá de los cuatro núcleos, pero esto seguramente cambiará cuando en el mundo de las computadoras de consumo masivo se resuelva el principal cuello de botella que ciñe su potencial: la falta de subsistemas de almacenamiento accesibles y de performance extrema. La buena noticia es que no falta mucho para llegar a esa situación: “El lanzamiento de 3D XPoint está programado para el último trimestre de 2016”, asegura Luigi Forestieri, Director de Mercado de Intel para Mexico.

Hoy en día se nota un cambio significativo de rendimiento en una PC cuando se reemplaza el disco rígido tradicional por un disco de estado sólido. No ocurre lo mismo cuando se reemplaza un SSD por otro, al menos considerando las cargas de trabajo normales de las PCs de uso común. Pero cuando salga al ruedo 3D XPoint, podría producirse un nuevo e importante salto en performance. “La memoria 3D XPoint tiene la latencia más baja del mercado”, acota Forestieri. “En la memoria flash NAND actual, la latencia se mide en microsegundos; en 3D XPoint, en cambio, se mide en nanosegundos”.

El cambio no sólo se apreciará en la performance, sino también en la capacidad, tal como lo explica el directivo de Intel: “La forma de construcción de la nueva memoria permite utilizar más capacidad en el mismo espacio. Al utilizar tres dimensiones en lugar de la forma convencional de dos dimensiones, logramos mayor capacidad a menor costo”.

La versatilidad de la nueva clase de memoria es el otro eje en el que procurará destacarse. “3D XPoint estará disponible en todas las plataformas paulatinamente: laptops, desktops y servers, inicialmente”, agrega Forestieri. “Utilizará la plataforma PCI Express; los clientes pueden iniciar la migración hacia 3D XPoint migrando a discos NVMe hoy en día”. Intel divulgó que los primeros chips 3D XPoint se fabricarán bajo un proceso de 20nm y serán direccionables por bytes, lo que significa que podrán usarse en forma similar a la DRAM o manejarse como un dispositivo de almacenamiento en bloques de 4k.

NO SÓLO PARA ALMACENAR

Optane es el nombre que englobará a los productos de memoria no volátil basados en tecnología 3D XPoint. Lo interesante de estos productos es que no estarán diseñados únicamente como reemplazo de dispositivos de almacenamiento tradicionales; también estarán disponibles en formato DIMM. Su versatilidad los habilitará para instalarse en los slots de memoria de los servidores Xeon, por ejemplo. “La memoria no volátil es la nueva era de memorias, que permite recuperar información hasta luego de perder energía”, observa Forestieri. “Como ejemplo, tenemos discos de estado sólido, memoria 3D NAND y 3D XPoint”.

Durante el Intel Developer Forum del año pasado, se demostró el funcionamiento de un prototipo de SSD Optane en formato PCIe. Este año, la empresa comparó el rendimiento de sus SSDs Optane con el del SSD P7300 basado en flash NAND (lo más potente que Intel tiene por el momento en materia de SSDs), resultando que el SSD NVMe basado en memoria 3D XPoint ofrece una performance en IOPS 4,42 veces superior (70.300 versus 15.900) y una latencia 6,44 veces inferior (9 ms versus 58 ms). En otras pruebas, utilizando software de Oracle, la brecha de performance se amplió: el SSD Optane logró un rendimiento 7,13 veces superior en IOPS (95.600 versus 13.400) y una latencia 8,11 veces inferior (9 ms versus 73 ms).

En pruebas sintéticas se observó que el SSD Optane logra 7,2 veces más IOPS con colas de baja profundidad y hasta 5,21 veces más IOPS utilizando colas de alta profundidad. En cuanto a densidad, los SSD Optane superan 10 veces a los SSD convencionales, y si las afirmaciones de que su durabilidad es 1.000 veces superior a la de los SSD convencionales son ciertas, se puede suponer que tienen una vida útil prácticamente ilimitada.

Todos los dispositivos Optane heredan las características técnicas de 3D XPoint, por lo que presentan una estructura de hileras cruzadas, la cual consta de conectores perpendiculares que vinculan alrededor de 128 mil millones de celdas de memoria, totalizando 16 GB por chip. Esta forma de elevar la estructura de la memoria en el eje vertical es la razón por la que los dispositivos basados en tecnología Optane ofrecen 10 veces más densidad que las soluciones convencionales de memoria. Al igual que la DRAM, la memoria Optane es apilable por naturaleza. Uno de los principales cambios en esta tecnología es que elimina la necesidad de transistores, al acceder a las celdas de memoria variando el voltaje enviado a cada selector en particular. La eliminación de transistores implica mayor capacidad con costos reducidos.

Al referirse a los nuevos dispositivos Optane, el CEO de Intel, Brian Krzanich, dijo que “esta es una enorme mejora en performance y en latencia. Pero hay más en relación a esta tecnología. Los SSD Intel Optane ofrecen 200 veces menos variabilidad, y este es un beneficio adicional con el que se puede contar en el datacenter”. Al referirse a la variabilidad, se asume que Krzanich se refiere a que las latencias promedio se mantienen dentro de un umbral acotado a lo largo del tiempo. “Al hablar de discos para centros de datos, la consistencia de la performance es generalmente más importante que la performance ‘cruda’. La performance cruda no sirve de mucho si no se puede realmente contar con ella”, señala Timothy Prickett Morgan, especialista en tecnología empresarial y cofundador de la publicación The Next Platform.

“Hemos sido muy cuidadosos de no mostrar esto con diapositivas, sino con demostraciones operativas, porque queremos que la gente se entusiasme y se percate de que esto está en camino”, continuó Krzanich durante su presentación del año pasado. “Esto no vendrá dentro de cinco años ni dentro dos años. Esto llegará el año próximo y transformará la forma en que pensamos acerca de los datos y de la memoria y del almacenamiento”.

La empresa confía en que su nueva creación sea ampliamente adoptada. “Intel trabaja día a día para crear estándares de la industria”, acota Forestieri. “Esperamos que 3D XPoint sea adoptado por todo el ecosistema, dadas sus ventajas de espacio y de su relación costo/beneficio”. El directivo asegura que la empresa está actualmente trabajando con varios partners para fomentar la ampliación del ecosistema, aunque no da nombres. “La respuesta de la tecnología y del mercado ha sido positiva”, completa Forestieri.

Según lo afirmado por Prickett Morgan en su publicación, Intel tendrá muestras de módulos DIMM Optane próximamente, señalando el regreso de la empresa al escenario de las memorias. Estos nuevos DIMMs proveerían la performance de veloces dispositivos DDR4, con la capacidad y el costo propios de los productos basados en flash NAND, ofreciendo 6 TB de espacio de memoria direccionable dentro de servidores de doble socket.

LOS CAMBIOS QUE SE AVECINAN

Los primeros SSD Optane estarán dirigidos a mercados empresariales, con interconexiones PCIe + NVMe. La interfaz SATA 6 Gb/seg. no será lo suficientemente rápida como para seguirles el paso, y PCIe + NVMe son mucho más eficientes.

Intel está previendo una tasa de errores de bit incorregibles (UBER, uncorrectable bit error rate) de 10-17, junto con una vida útil de al menos 5 años y una performance excepcional. En cuanto a los precios, la empresa señala que 3D XPoint estará entre la DRAM (U$S 5/GB) y flash (U$S 0,20/GB). “Estimo que inicialmente su precio se situará alrededor de U$S 2/GB, pero aunque fuera U$S 1/GB, su pricing sería de 5 veces el de la flash NAND”, observa Robin Harris, analista en jefe de TechnoQUAN LLC, una firma especializada en investigación y consultoría en almacenamiento.

Habrá que considerar una serie importante de cambios que deberán ocurrir en las plataformas para aprovechar la performance de 3D XPoint, como sistemas operativos y file systems con soporte para memoria no volátil, procesadores aptos para manejar memoria híbrida, entre otros. Asumiendo que Intel y Micron cumplen con lo prometido, la nueva memoria continuará la revolución de bajas latencias y altos índices de IOPS que comenzó con la memoria flash. Independientemente de la utilidad que tengan los SSDs Optane, la verdadera revolución de 3D XPoint vendrá de su integración con la DRAM, para aumentar las capacidades de memoria e incrementar la performance en general de los servidores.
Fuente: IT Sitio junio 2016