3D XPointがデビュー、インテルがOptane SSD DC P4800Xと価格を発表

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ストレージデバイスのスペックシートに記載されている性能を高い実績を持つインテルは、P4800Xのレイテンシを10マイクロ秒未満（NANDと比較して10分の1の短縮）、4Kランダム読み取り/書き込みIOPSを550,000/500,000 IOPSとしています。最も重要なのは、低いキュー深度において、競合SSDの5倍から8倍のパフォーマンスを実現することです。70/30読み取り/書き込みワークロードでのランダム4K混合パフォーマンスは、驚異的な500,000 IOPSを記録し、これは私たちがこれまで取り上げたどのSSDよりも圧倒的に優れたパフォーマンスです。インテルは、DC P4800Xは読み取りと書き込みの両方のワークロードでほぼ同じパフォーマンスを提供し、これがこの印象的な混合ワークロードパフォーマンスの原動力となっていると述べています。

Intelはまた、「ライトプレッシャー」テストを用いて、高負荷条件下での40倍の読み取り応答性を実現したことをアピールしました。このテストは、高負荷書き込みワークロードにおける読み取りレイテンシを測定するものです。通常、Intelでは読み取り/書き込み混合テストでワークロードレイテンシを測定しますが、読み取りレイテンシを分離するのではなく、読み取りレイテンシと書き込みレイテンシの両方を合わせた値を提示しています。サンプルが届き次第、ライトプレッシャーテストも試してみます。

Intelは、特定のワークロードにおける最悪ケースのレイテンシを測定する99パーセンタイルレイテンシ（Quality of Service）も、同社のDC P3700 SSDと比較して最大60倍優れていると主張しており、これは大きな成果です。QoSパフォーマンスはトランザクションワークロードに多大な影響を与えます。洗練されたプロファイルは、データベースや高負荷のランダムワークロードに大きな影響を与えるでしょう。 

耐久性も重要な指標の一つです。IntelはDC P4800Xの3年間の保証期間中の書き込み可能容量を12.3PBと控えめに設定しています。これは1日あたり30回のドライブ書き込み（DWPD）に相当します。Intelは、最先端の375GBモデルの保証期間は3年間のみとしていますが、将来モデルでは従来の5年間に延長されると述べています。

Intelはフィールドでの耐久性も監視する予定で、耐久性を今後上方修正する可能性があります。IntelはDC P3700シリーズでも同様の対策を講じ、10 DWPDから17 DWPDへと、さりげなく強化しました。いずれにしても、30 DWPDという数字は印象的です。最新のSSDでこれまで見てきた最高の耐久性はDC P3700の17 DWPDであり、ほとんどのSSDは3 DWPDの範囲です。12～14Wのアクティブ消費電力も、一般的なNAND SSDの想定範囲内です。P4800Xは、通常のJEDEC規格に基づき、電源投入なしで3か月間データを保持します。 

NVMe DC P4800Xは、20nm 128Gbit（16GB）3D XPointダイとCMOS Under the Array（CuA）テクノロジを採用しており、制御回路を周辺ではなくストレージアレイの下に配置することで密度を高めています。このSSDは、チャネルごとに最大4つのダイ、つまり合計28個のダイを管理できるカスタム7チャネルIntel NVMe ASICを採用しています。標準的なエンタープライズPCIe SSDには最大16チャネルの強力なコントローラが搭載されているのを見慣れているため、単一の7チャネルASICからこれだけのパフォーマンスを引き出せるのは、非常に効率的だということです。Intelは、ハードウェアアクセラレーションによる読み取り/書き込みパスを使用しているため、データパスに干渉するファームウェアは存在しないと説明しています。これは、Fusion-io製品などの、実際のデバイス上でのコンピューティング能力が制限されているホスト管理型SSDに似ていますが、詳細を待つ必要があります。

DC P4800Xは、パフォーマンスと耐久性を向上させるという従来の意味でのオーバープロビジョニングを採用していません。代わりに、デバイスレベルでECCとメタデータ用にごくわずかな追加領域を使用します。また、NANDとは異なり、ダイレベルでのオーバープロビジョニングは組み込まれていません。これは、昨年入手した情報とよく一致しています。 

NANDとは異なり、3D XPointはWrite-In-Placeメモリであるため、SSDコントローラは新しいデータを書き込む前に既存のデータを消去する必要がありません。余分な書き込みサイクルを排除することで、耐久性とパフォーマンスが向上します。また、読み取り、変更、書き込みのガベージコレクションプロセスが不要になるため、デバイス管理も簡素化されます。基盤となるストレージメディアもビットアドレス指定が可能であるため、大きなチャンクで書き込むNANDベースのSSDとは異なり、DC P4800Xは少量の4Kデータを複数のチャンクに分割し、複数のダイに分散させることでパフォーマンスを向上させます。DC P4800Xはウェアレベリングアルゴリズムを使用して、メディア全体の摩耗を均一に保ちます。

Intelは、DC P4800Xの驚異的なレイテンシ対IOPSプロファイルを定量化した複数のグラフを提供しました。最初のスライドでは、DC P4800Xはグラフ下部の青い線としてかろうじて確認できます。私たちは長年にわたりSSDのレイテンシをこのようにグラフ化してきましたが、通常のSSDの場合はキュー深度をX軸にプロットします。NANDベースのSSDでは、様々なキュー深度での負荷をグラフ化することは理にかなっています。しかし、3D XPointの場合は、IOPSベースの軸に切り替える方がより適切です。なぜなら、IOPSベースの軸の方が、パフォーマンスの極端な差を浮き彫りにするからです。

P4800Xの様々な99パーセンタイル測定値を確認するには、データを対数スケールで表示し、目盛りごとに10倍ずつ増加させる必要があります。NANDベースのDC P3700が3D XPointデバイスに及ばないことは一目瞭然です。

パフォーマンスとQoSの向上により、トランザクションワークロードの大幅な向上が実現し、結果としてトランザクションあたりの実質コストが低下します。この場合、パフォーマンスの向上はより高密度なコンピューティングプラットフォームの実現につながり、DC P4800Xの高価格を相殺します。

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3D XPointは、DRAMと同等の多くの利点を、はるかに低コストで高密度パッケージで実現する低速メモリ層として使用できるほど高速です。業界では、次世代の不揮発性メモリを通常のメモリセマンティクスで処理するための基盤開発に注力していますが、Intelは付加価値の高いメモリドライブテクノロジーも提供しています。このソフトウェアはDC P4800Xをメモリサブシステムに統合し、ホストからは単一の大規模メモリプールの一部のように見えます。

この技術は、特にインメモリコンピューティング分野において大きな可能性を秘めており、ハイパースケールデータセンター事業者にとって大きな魅力となるでしょう。最も重要なのは、既存のOSやアプリケーションに変更を加える必要がないことです。このソフトウェアはIntel Xeonプラットフォームのみでサポートされており、Optaneソリューションの価格に430ドルが追加されます。私たちの見解では、メモリドライブテクノロジーは今回の発表において最も重要な要素の一つと言えるでしょう。NVDIMMの利用や、アドレス指定可能なメモリプールを拡張する他の手法は、ハードウェアとソフトウェアの両面でプラットフォーム全体の大幅な最適化が必要となるため、導入の妨げとなるからです。プラグアンドプレイソリューションは、大きな普及率を期待できます。

インテルは、この新しいプラットフォームを実現するために、多数のエコシステムパートナーと連携しており、そのリストは急速に拡大すると予想されます。また、マイクロンもQuantX製品のリリースを間近に控えており、これにより新技術の普及がさらに加速すると予想されます。

Intelは、X-25M製品でSSD時代の幕開けを飾り、初年度の売上高が1,200万ドルに達したと述べています。今日、SSD市場は200億ドル規模の産業となっています。3D XPointも同様の成長軌道を辿る可能性がありますが、今回は、SSD業界が複数の企業で構成されているのに対し、IntelとMicronの2社のみが製品を販売しています。独占販売であることは、利益を2社に限定できるため、大きなメリットとなる可能性があります。価格設定も魅力的であるため、3D XPointは多くの予想をはるかに上回る成長を遂げる可能性があります。結果はすぐに明らかになるでしょう。製品群は今年後半に店頭に並び、一般販売が開始されます。

編集 2017 年 4 月 19 日 午前 9 時 19 分 CST :在庫状況を修正しました。