Preis-Leistungs-Verhältnis doppelt so gut gegenüber Vorgängergeneration: neue »FlashMAX III«-PCIe-SSD (Bild: HGST)An den Nachfolgetechnologien für Flash wird in den Laboren verschiedener Hersteller schon längst gearbeitet. Der Phase-Change-Memory-Technologie (PCM) werden allgemein große Chancen eingeräumt, hier eine bedeutende Rolle zu spielen. Die Western Digital-Tochter HGST lehnt sich auf dem morgen beginnenden »Flash Memory Summit 2014« im kalifornischen San José schon mal weit aus dem Fenster, und zeigt eine weit fortgeschrittene Technologiedemonstration mit PCM.

Mit den neuen nichtflüchtigen Speicherbausteinen kommt eine PCIe-SSD auf drei Millionen IOPS und 1,5 µs (Mikrosekunden) Zugriffszeit – diese Werte sind allerdings um Längen besser als bei SSDs, die mit herkömmlichem NAND-Flash-Bausteinen bestückt sind. Zum Einsatz kommen PCM-45-nm-Bausteine mit einer Kapazität von 1 GBit. Eingesetzt werden wie auf dem Prototyp einer PCIe-Gen-2x4-SSD-Karte mit voller Höhe und Länge.

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Neues Kommunikationsprotokoll für 1,5 µs Zugriffszeit nötig

Um Latenzen von fast 1 µs zu erreichen, entwickelte HGST zusammen mit Forschern der University of California, San Diego, ein neues Kommunikationsprotokoll. Dieses neue Schnittstellenprotokoll wurde Anfang des Jahres auf der Usenix Konferenz 2014 für Dateien- und Speichertechnologien (File and Storage Technologies, FAST) vorgestellt.

»Drei Millionen IOPs sind herausragend, aber dies ist nicht der aufregendste Teil der Demonstration«, erklärt Dr. Zvonimir Bandic, Manager für Speicherarchitekturen in der Forschung bei HGST. »Der wirklich aufregende Teil ist die Fähigkeit, Latenzen von fast 1 µs für Random-Reads in kleinen Blöcken zu liefern. Das ist mit NAND-Flash und heutigen Controller- und Schnittstellentechnologien einfach nicht möglich.«

Phase-Change-Memory (PCM) benötigt neue Controller- und Schnittstellentechnologien

Der größte Vorteil, der sich aus diesen neuen nichtflüchtigen Speichern im Vergleich zu NAND-Flash ergibt, ist, dass ihre Leselatenz um mehr als zwei Größenordnungen kürzer ist. Um aus diesen wesentlichen Vorteilen einen Nutzen zu ziehen, werden laut HGST neue Controller- und Schnittstellentechnologien benötigt. Das aktuelle, hochmoderne NVMe-Protokoll stellt kein Problem im Zusammenhang mit NAND-Flash dar – ist aber nach Meinung von HGST für diese neuen Technologien, die eine neue Speicherklasse in das Datencenter-Ökosystem einführen, unzureichend.

Bei PCM wird polykristallines Chalkogenid mittels Stromstößen in amorphe oder kristalline Zustände versetzt. Die Schreib- und Leseleistungen können bis in den Bereich des Hundertfachen im Vergleich zu Standard-Flash gehen, während Kapazitäten bis zum Fünfzigfachen erreicht werden sollen. Produktionslizenzen wurden bereits an einige Firmen vergeben, die PCM in ungefähr zwei Jahren vor allem für Smartphones, Speicherkarten oder SSDs einsetzen wollen.

HGST stellt neue FlashMAX-III-PCIe-SSD und Servercache-Software vor

Neben der PCM-Technologiedemonstration nimmt HGST den Event in Kalifornien auch zum Anlass, zwei konkrete Neuheiten vorzustellen: Zum einen die »FlashMAX III«-PCIe-SSD, und zum anderen eine neue Servercache-Software. Für die SSD werden bis zu 540.000 IOPS Random Read (4 KB) und bis zu 200.000 IOPS Mixed-Sustained-Random (70:30 R/W) aus einer einzigen PCIe-SSD mit halber Höhe/halber Länge spezifiziert. Gegenüber der Vorgängergeneration sei das Preis-Leistungs-Verhältnis doppelt so gut, betont HGST.

Die Servercache-Software entstammt der 2013er Übernahme von Virident. Die Software umgeht Speicherengpässe, indem ein SSD-Cache für die meistgenutzten Daten erstellt werde. Dadurch werde eine bis zu zehnfache Leistungssteigerung mit jeder beliebigen SSD ermöglicht. Für Administratoren könnte sich dadurch die Möglichkeit ergeben, eine bestimmte Performance somit mit weniger SSDs zu erzielen. HGST betont, dass die Software keinerlei Veränderungen der existierenden Speicherinfrastruktur, Anwendungen und Backup-Systeme bedingt. Servercache soll auf jeder Serveranwendung laufen, die entweder auf einem SAN oder einem DAS-System, auf denen Windows oder Linux läuft, gehostet wird.

Die neue SSD soll noch im Laufe des dritten Quartals verfügbar sein. Preisangaben machte HGST keine. Die Servercache-Software soll dagegen ab sofort herunterladbar sein, wobei es auch eine 30-tägige Testversion gibt. Regulärer Preis ist 995 US-Dollar pro physischem Server.