Minulé jaro oznámil Intel jako velké překvapení technologii 3D XPoint – typ nevolatilních pamětí, nahrazujících NAND Flash a přinášejících vyšší výkon i výdrž, takže podle původních představ mohly částečně nahrazovat i paměti DRAM. Do Optane se jako do v podstatě první komerčně dotažené náhrady pamětí Flash vkládají velké naděje. A nyní konečně nastává moment, kdy se ukáže, jak velké pokroky přináší. Intel totiž vydává první SSD s touto technologií, serverová úložiště Optane SSD DC P4800X (na vysvětlení: Optane je značka, pod kterou chce Intel paměti 3D XPoint prodávat).
Jako náhrada RAM zatím Optane figurovat nebude, takže první produkt je jen konvenčním NVMe SSD. Vyveden je jako nízkoprofilová karta do slotu PCI Express 3.0 ×4 pro servery. Toto 3,2GB/s rozhraní už možná bude mírně limitovat sekvenční přenosové rychlosti, které Intel z nějakého důvodu neuvádí. Alternativně mají být k mání i disky v 2,5" pouzdře s rozhraním U.2 (konektivita taktéž PCI Express 3.0 ×4), ty ale přijdou na trh později než karty. Kapacity jsou 375 GB, 750 GB a 1,5 TB, ovšem zatím Intel vydal jen 375GB kartu, ostatní modely teprve budou následovat.
Úložiště je složené ze 128Gb (16GB) čipů paměti 3D XPoint vyráběných 20nm procesem. Dnešní SSD už sice používají i 256Gb a 384Gb čipy, ovšem tato kapacita je stále docela konkurenceschopná, byť jednotlivé čipy budou mít vyšší výrobní a nákupní cenu. Na 375GB disku je celkem 28 čipů, které po čtyřech obsazují sedm kanálů speciálního řadiče. Ten rozkládá data mezi všechny čipy, jeden 4KB blok má údajně pokrývat všechny čipy. Intel údajně implementuje speciální rychlý režim čtení, kdy je vše provedeno kompletně hardwarově, aniž by bylo třeba tuto úlohu řešit na pomalejší úrovni firmwaru.
Odpadá fragmentace a write amplification
Paměť 3D XPoint lze údajně číst a zapisovat s granularitou jednoho bajtu a navíc lze přepis provést přímo. Odpadá tedy velká bolest s pamětí NAND, kde musíte vždy nejdříve vymazat celý poměrně velký blok (což není rychlé), než můžete uložit nová data. Měly by tedy odpadnout problémy s fragmentací a tzv. „write amplification“, kdy se kvůli zápisu pár bajtů musí přemazávat velké bloky. Kvůli tomu je v praxi reálné opotřebení paměti vždy vyšší, než kolik čítá „netto“ objem zápisu. Optane SSD by tedy neměl příliš trpět při zaplnění většiny volného místa. Přesto ale Intel ponechal poměrně velkou část hrubé kapacity v rezervě pro redundanci (fyzicky by mělo na 375GB kartě být 448 GB místa) a toto SSD stále potřebuje techniky pro rozkládání zátěže jako SSD na bázi NAND Flash.
To prozrazuje, že 3D XPoint nemá nekonečnou životnost jako SDRAM a stále při přepisech trpí na opotřebení. O kolik se situace zlepšilo oproti NAND, se asi ukáže až časem a po vyladění této technologie. Data uváděná u prvního Optane SSD, které jde na trh, tedy zatím neberte jako měřítko plného potenciálu toho, na co technologie má. Intel uvádí 30 přepisů denně po dobu pětileté záruky, což u 375GB modelu dává 12,3 PB garantovaných přepisů. Garance přepisů tedy není nijak revoluční a konvenční SSD oficiálně překonává maximálně o jeden řád, nikoliv tisícinásobně, jak v roce 2015 Intel uváděl. Jak ale bylo řečeno, časem se třeba na takové hodnoty 3D XPoint dostane.
Excelentní latence
Výkonnostní čísla máme zatím jen pro 375GB model. V zápisu má dosahovat 500 000 IOPS a až 550 000 IOPS při čtení (což platí pro hloubku fronty 16 a 4KB bloky). I v náhodném přístupu údajně karta dosahuje přenosovou rychlost 2000 GB/s. Optane ale exceluje hlavně latencí diskových operací, která je výrazně snížená oproti dnešním SSD. Typické latence čtení u Optane SSD DC P4800X mají být okolo 10 µs a minimální mají prý jít až k 4 µs, přičemž toto číslo už má narážet na limity rozhraní PCI Express a protokolu NVMe, který je použit.
Tyto latence výrazně nenarostou ani při náročné zátěži. I s hloubkou fronty zredukovanou na 1 (kdy disk nemůže optimalizovat přístupy v rámci bufferu) se latence mají držet pod 30 µs. Zpomalení by měla být velmi vzácná, Intel ve specifikacích uvádí, že 99,999 % zápisů musí mít latenci pod 200 µs, 150 µs pro čtení (při hloubce fronty 16). Tato vlastnost bude z Optane SSD udělá jasnou volbu pro aplikace, které úložiště silně zatěžují nebo jsou obzvlášť citlivé na latenci.
Parametry pro 350GB kartu Intel Optane SSD DC P4800XOd včerejška by měl být v prodeji první model Optane SSD DC P4800X, což je zmíněná 375GB karta PCI Express. Stát má 1520 dolarů, zatím by se údajně měla prodávat v rámci „limitovaného raného přístupu“. Ceny pro další Optane SSD DC P4800X zatím nejsou. V druhém čtvrtletí by měl být uveden ještě 750GB model karty a 375GB model s rozhraním U.2; pak někdy v druhé polovině roku 750GB disk U.2 a konečně 1500GB karta (1,5TB verze pro rozhraní U.2 zřejmě nebude).
Optane jako operační paměť
Jak už bylo nadhozeno, Intel zatím nenaplnil původní plány nabízet paměti Optane přímo ve formě modulů DIMM, kdy by zastupovaly operační paměť. Tyto verze mají údajně přijít až v roce 2018. Již s Optane SSD DC P4800X ale bude možné toto použití do určité míry emulovat a vyzkoušet. Jako volitelné placené příslušenství bude nabízet software Intel Memory Drive, který spustíte na virtualizačním hypervizoru a hostovanému OS zpřístupní kapacitu Optane SSD jako prostor operační paměti. Je doporučeno, aby systém měl i konvenční RAM v poměru 1:3 až 1:8 k paměti Optane, neboť ta by nevydržela běžný provoz s častými přepisy. Software často přepisované a používané části prostoru ukládá do cache z běžné operační paměti, zatímco paměť 3D XPoint používá pro rozšíření kapacity pro méně horká data.
Podle Intelu je systém inteligentní, přizpůsobuje se tomu, jak běžící software paměť používá a inteligentně používá prefetch z paměti Optane do RAM, přičemž by měl zvládat i vícesocketové NUMA systémy. Hostovaný operační systém údajně nemusí mít žádnou zvláštní podporu a vše pro něj funguje transparentně. V ideálních případech (úlohách, které této technologii obzvlášť sedí) je údajně výkon RAM simulované pamětí Optane blízký konfiguraci, která by měla stejnou kapacitu v reálné paměti DDR4. To asi ale zdaleka nebude platit o všem softwaru a navíc je zde problém s omezenou životností. Optane SSD jsou ale přes poměrně vysokou cenu za gigabajt stále levnější než vysokokapacitní moduly DDR4 pro servery, takže pro některé specifická využití by se použití této obezličky mohlo vyplatit.
