NAND フラッシュ

半導体ストレージはデータセンターを運用する上でますます重要になってきています。ハードドライブより高速で DRAM より安価なフラッシュメモリーは、両者の価値を併せ持っています。NAND メモリーが進歩するにつれ、メーカーはプレーナー NAND のノードトポロジーを研究する代わりに、3D NAND アレイで SSD の GB あたり価格をハードドライブに近づけようとしています。ストレージ・コントローラーがそれ自体の効率を上げ、寿命を延ばすことによってフラッシュ・メモリー・ユニットを改良できるため、その魅力がさらに増します。詳細については SSD データセンター・ソリューションを参照してください。

ストレージ・クラス・メモリー

DRAM と NAND のギャップを埋めることが期待されている、最新クラスのメモリー・ソリューション。スピード、ビット当たりコスト、書き込み耐久性は、メモリーにとっての典型的なトレードオフ要素です。この新しいクラスと機能によって、大量のタスクに対するパフォーマンスの改善が期待されます。具体的には、メモリー・エリア・ネットワーキング、メモリー拡張、書き込みアクセラレーション、書き込みコミットメントが想定されます。これらのメモリーはまた、停電やスーパーキャップ不良などによるデータ損失も減らします。詳細については、メモリーとストレージ・ソリューションを参照してください。

FPGA は、デザインモデリング、石油やガスの探査、原子力シミュレーション、その他の機能などのアクセラレーション機能に必要な低レイテンシーのオフローディングを提供して高性能コンピューティングを実現します。FPGA は、複雑なボトルネックを緩和することにより、CPU のワークロードをオフロードするインライン処理をサポートします。FPGA はまた、SHA、重複排除機能、消去コーディング、およびさまざまな圧縮形式 (GZIP など) の実装能力も提供します。このオフローディングは、ネットワーク・アクセラレーションに加えて、データセンターの消費電力の削減とワットあたり性能の向上を可能にします。
このインライン処理は、限られたプロセッサー・メモリーを解放し、プロセッサーの演算負荷を低減することで、システム・アーキテクチャーに二重のメリットをもたらします。これにより、FPGA は、データセンターの消費電力を削減して消費電力当たり性能を向上させることができます。

ソリッドステート・ドライブ (SSD) は、ハードディスク・ドライブよりもはるかに優れた性能を備えています。帯域幅の拡大だけでは対抗できません。ただし、SAS バスまたは SATA バス経由では、この新しい技術の潜在的な優位性は大きく制限されてしまいます。NVMe* over PCIe* により、SSD の帯域幅のパフォーマンスが SAS 経由の約 3 倍、SATA 経由の約 4 倍に向上します。

FPGA PCIe* プラグインカードの使用によって、SAS/SATA システムで生じる多くのボトルネックを軽減することができ、エンタープライズ・ワークロードでのストレージ・ネットワークを改善できます。これまでにも NVMe* は拡張され、ファブリック経由の機能が追加されています。インテル® PSG は、リモート SSD のネイティブのレイテンシーなどのストレージ構造を改善するために、RDMA over Converged Ethernet (RoCE) を提供しています。

ソフトウェア・デファインド・ストレージ (SDS) は、急成長する業界トレンドとなっています。リモート・ストレージ・システムは、他のタスク間のレプリケーションとバックアップを実行してストレージ・ネットワークを仮想化する役割を担うソフトウェア・デファインド・ネットワークによって管理されます。ただし、FPGA を採用したハードウェアを使用してこのネットワークを改善すれば、リモート・ストレージ・システムであっても、SSD のほぼネイティブのレイテンシー、スループット、IOPS を達成できます。この FPGA ソリューションでは、RDMA over Converged Ethernet 経由の Non-Volatile Memory Express (略して NVMe* over RoCE) を利用します。この場合、インテル® FPGA は、SDS ネットワークで必要なホスト・インターフェイスとストレージ・コントローラーの両方として機能できるようになります。

RoCE 実装では、ストレージ・エリア・ネットワークは、CPU ワークロードとメモリーを軽減する FPGA に、サーバー・ネットワークの負荷をオフロードします。RoCE を使用すると、サーバー間データストレージ転送で CPU が不要になり、非常に低いネットワーク・レイテンシーでプロセスを実装できます。その際に、より差し迫った処理ニーズに対応するために CPU メモリーバッファーを解放できるので、サーバーの全体的な機能が向上します。