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Tecnología de procesadores promete impulso a los SSD

[15/04/2009] SandForce Inc. anunció hoy una nueva familia de procesadores SSD (solid-state disk — SSD) que la compañía sostiene permitirá el uso de memorias flash NAND de menor costo en las operaciones de los data centers. Los discos también serán más rápidos y más confiables para su uso en aplicaciones móviles, señaló la compañía.

SandForce, compañía de Saratoga, California, que ha estado trabajando silenciosamente en la tecnología en los pasados tres años, afirmó que la tecnología del controlador permitirá que las memorias flash NAND MLC (multilayer cell) tomen el lugar de las memorias SLC (single-layer cell) en los data centers, reduciéndose así el costo por gigabyte de capacidad en tres o cuatro veces.
SandForce afirmó que la serie de procesadores SF-1000 SSD, con un firmware DuraClass abordará los temas de resistencia, confiabilidad y retención de datos asociados con las memorias flash NAND MLC.
Jeff Janukowicz, analista de la firma IDC, afirmó que el nuevo procesador de SandForce podría ser el gran impulsor que incremente la adopción del SSD en la empresa.
Estos [tipos de] productos deberían tener una impacto positivo muy grande sobre la eficiencia y el costo total de propiedad cuando se los utilice en las aplicaciones TI como la virtualización, las bases de datos transaccionales y el comercio financiero automatizado -aplicaciones que inmediatamente se pueden beneficiar del espectacular crecimiento en desempeño y desempeño por vatio que los SSD proporcionan [en los drives de disco duro], señaló el ejecutivo.
Las memorias flash NAND SLC almacenan un bit por celda, lo cual les permite ofrecer de manera nativa velocidades de lectura/escritura mucho mayores a las ofrecidas por las MLC, así como hasta 100 mil ciclos de escritura por drive SSD en comparación con los dos mil o 10 mil ciclos de escritura de las memorias MLC. Las memorias MLC almacenan dos o más bits por celda, lo cual ofrece mayor capacidad, pero requiere un firmware más complejo para automatizar la reasignación de los datos a través del drive a medida que se almacena y borra.
El SSD es un fenómeno reciente en las empresas que permite una mayor capacidad para las aplicaciones intensivas en I/O, tales como las bases de datos relacionales. Las corporaciones que adoptan SSD como un almacenamiento de nivel cero en sus SAN (storage-area networks) por encima de los drives de disco duro Fibre Channel de gama alta y los SAS (serial-attached SCSI), solo han confiado en los SLC SSD. Debido a su precio más bajo y mayor capacidad, los MLC SSD han sido populares para aplicaciones tipo consumidor, tales como la computación móvil y los USB flash drives.
Los proveedores como IBM y EMC Corp. han estado añadiendo SSD a sus arrays de gama alta en meses recientes. Mike Desens, vicepresidente de diseño de sistemas de IBM, afirmó que la familia de procesadores SF-1000 de SandForce promete ofrecer un SSD MLC que puede ser utilizado con confianza en ambientes de almacenamiento de misión crítica. Estas innovaciones pueden ser realmente perturbadoras y pueden acelerar la adopción de tecnologías solid-state en todo el data center, señaló Desens.
Parte del problema con los SSD ha sido su desempeño en la escritura. Los SSD tienen tamaños fijos de bloques de datos, así que si un sistema escribe un block de datos de 4k a un drive, hasta 128k de capacidad pueden utilizarse para almacenar los datos. El problema es conocido como amplificación de la escritura (write amplification). Para enfrentar el problema los fabricantes utilizan firmwares para redistribuir los datos de manera más uniforme en el medio, un proceso conocido como nivelación del uso (wear leveling). La amplificación de la escritura explica no solo la disparidad entre las velocidades de escritura y lectura aleatoria en el SSD, sino también la resistencia del medio, el cual se desgasta más rápidamente debido a las escrituras adicionales de datos que se requieren en el proceso de reasignación. Los fabricantes, tales como Intel Corp., han añadido buffers DRAM a sus drivesSSD como memoria de corto plazo para acelerar la escritura aleatoria.
Los fabricantes de SSD generalmente aconsejan a sus usuarios en sus manuales de producto a limitar las escrituras por día para extender la vida de los drives, los usuarios que exceden estos límites invalidan la garantía del producto.
SandForce manifestó que una función en su firmware DuraClass, llamada DuraWrite, optimiza las escrituras, reduciendo así el número de ellas y mejorando la resistencia del medio SSD por hasta 80 veces, lo cual permite ilimitadas escrituras en el disco. La compañía también sostiene que su controlador puede mejorar las lecturas/escrituras secuenciales MLC a 250MB/segundo o 30 mil I/O por segundo utilizando 4k escrituras aleatorias.
Otra tecnología que SandForce ha añadido a su controlador se llama RAISE (redundant array of independent silicon elements) que se afirma actúa como un RAID al distribuir los datos en los chips flash NAND para mejorar las tasas de falla.
Kent Smith, director senior de márketing de producto de SandForce, no revela los detalles técnicos del firmware de la compañía pero dijo que RAISE incrementa la confiabilidad de un SSD en 100 veces. Por ejemplo, un típico chip de SSD contiene ocho dies o wafers de silicio capaces de almacenar hasta 32Gbits de datos. En cada drive SSD, puede haber hasta 128 dies para una capacidad total de 512GB.
La tasa de fallas para 128 dies es de 12% en el tiempo de vida de un SSD, de acuerdo a Smith, o mil partes por millón. Con RAISE, podemos recuperar, incluso si todo un die falla, o hasta 32Gbits de datos pueden fallar y podemos recrearlos, afirmó Smith.
Debido a la mayor eficiencia y reducción de escritura del procesador SF-1000 SSD, Smith señaló que la eficiencia energética también es significativamente mayor en los SSD, hasta 5 mil I/O por segundo, por vatio.
Antes de fundar SandForce en el 2006, Alex Naqvi, fue el arquitecto senior de los procesadores gráficos de Nvidia Corp., y antes de ello, tuvo puestos en ingeniería y arquitectura senior en Nishan Systems, Toshiba y Gizmo Technologies.
SandForce apunta a los fabricantes de SSD, como Micron Corp. y STEC Inc. con su nuevo procesador SF-1000, el cual se encontrará disponible a finales de abril. Nuestro equipo tiene un profundo entendimiento tanto de los temas del sistema como del silicio, así que pueden ofrecer el balance correcto de desempeño, energía, poder costos y time-to-market en los productos con procesadores SSD, señaló Naqvi. Al mirar todos los productos flash de los proveedores y las hojas de ruta, hemos podido pensar fuera de la caja para proporcionar una solución óptima que soporte múltiples vendors.
Lucas Mearian, Computerworld (USA)