Intel Optane メモリは再び SRT キャッシュです (更新)

Intelは、メモリレイテンシ／価格グラフを再利用し、Optaneメモリが様々なシステム構成にどのように適合するかを示しました。このグラフは、eスポーツゲーマーが使用するようなハイエンドシステム向けのIntel Optane SSD（詳細は後述）を示しています。本日発表されたOptaneメモリは、ミッドレンジシステムではNANDフラッシュテクノロジーを採用した従来のSSDのキャッシュデバイスとして、低価格帯システムでは従来のハードディスクドライブと組み合わせたキャッシュデバイスとして最適です。

このメディアは新しいものですが、その技術と実践は2011年にIntelエコシステムに導入されました。Smart Response Technologyは、Rapid Storage Technologyドライバに組み込まれた機能です。Intelが初めて「SSDキャッシュ」に取り組んだのは、34nmシングルレベルセル（SLC）テクノロジーを採用した20GB SSD（モデル311「Larson Creek」）でした。これはその後、2012年にモデル番号313（Hawley Creek）のブランド名を使用した25nm SLC SSDに刷新されました。

どちらの製品も非常に優れた性能を発揮し、サードパーティベンダーから「キャッシュSSD」として販売される製品が次々と登場しました。Intelは競合ソリューションに対する優位性を維持するための対策を講じました。2014年にはTRIMがSRT機能リストから削除され、SSDがオペレーティングシステムの指示なしにすべての収集アクティビティを処理するようになりました。これにより、低性能のコントローラを搭載した低価格のMLCベース製品は深刻な不利を被りました。Intelはキャッシュサイズも64GBに制限しました。64GBを超えるSSDの場合、追加容量はドライブレターを持つ独立したアドレス指定可能なボリュームとして使用できました。この制限により、ユーザーはハードディスクドライブのコールドストレージ層の前段に大規模なキャッシュを構築することができなくなりました。

三度目の正直

Smart Response Technology (SRT) は、消費者向け SSD の過渡期に導入されました。Crucial が初の SATA 6Gbps SSD (C300) をリリースしたばかりで、SandForce は自社製ファームウェアが売上増加につながることを証明しました。ユーザーはフラッシュの素晴らしさを実感し、大量に消費し始めました。これによってテクノロジのコストは低下しました。中古 SSD が数セントで中古市場に登場し、これが今や活況を呈する産業へと発展したブームの始まりとなりました。ユーザーは数ドルで、回転するディスクの前に小さなフラッシュを搭載したハイブリッド アレイを構築できるようになり、さらに数ドル追加で、フルスピード SSD を起動できるようになりました。市場の声が響き、キャッシュ テクノロジは勢いを失い、廃れつつありました。

対照的に、Optane Memoryは盤石な基盤を築き、従来のNANDベースSSDに対して優位な立場からスタートします。IntelとMicronはそれぞれ3D XPointテクノロジーを所有しており、両社が競合することは予想されません。Intelは3D XPointをサードパーティ向けに販売しないことを表明しているため、例えばAdataのOptane製品がコスト削減のために店頭に並ぶことはまずないでしょう。Optaneベースの製品は新たなSLCですが、今回はその秘密を外部企業に公開する予定はありません。低キュー深度性能を5倍から8倍向上させたい場合、その可能性を秘めているのは2社だけです。

Optaneメモリは、フラッシュメモリにとって新たな過渡期に登場しました。市場は、前世代の性能を模倣するために内部キャッシュ技術を採用した、低コストで大容量の製品へと移行しています。セルあたり2ビットのNANDメモリは、東芝の幹部をもてなすような少数の有力なSSDメーカーを除けば、コンシューマー向けSSDにはほとんど存在しません。MLCは、プロシューマー向けに設計された非常に高価なSSDを除き、1年以内に姿を消すでしょう。

東芝は3D BiCSテクノロジーの工場を完成させる予定です。パートナーであるサンディスクは既に、TLCがコンシューマー向けSSDの新たな標準になると公言しています。TLCが苦手だと思っていた方は、クアッドレベルセル（QLC）フラッシュを待ちましょう。QLCフラッシュは、Optaneメモリという前菜が必要になるでしょう。

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IntelはOptaneメモリ技術について、大胆な主張をいくつも展開しています。この新しいストレージメディアは、高性能を実現するために並列読み取りと書き込みを必要とする現在のNAND技術よりもはるかに高速に動作します。Optaneメモリは、非常に低いキュー深度で動作しながらも、高いキュー深度ではコンシューマー向けSSDのパフォーマンスを凌駕します。ほとんどのI/Oはキュー深度1または2で処理されるため、これはユーザーにとって大きなメリットとなります。複数のアプリケーションでマルチタスク処理を行っている場合でも、キュー深度4に達することは稀です。 

空振りとミス：失敗の代償

キャッシュ技術には、いくつかの固有のリスクが伴います。キャッシュをキャッシュの上に積み重ねると、キャッシュミスのペナルティが増大します。例えとして、野球でヒットを打つには複数の打者が必要になることがあります。これには時間がかかり、I/O要求がまずOptaneキャッシュ、次にSLC層キャッシュを三振に打ち取り、最終的に3層目（この場合はTLC）に到達しなければならない場合、パフォーマンスが低下する可能性があります。3番打者がヒットを打ったとしても、そのイニングで既に2つの三振が出ています。高速なTier 1キャッシュに多くのデータを保持することで、ヒットの確率が高まります。使用するアプリケーションの数が増えるほど、ストライクゾーンは広がります。日常的に使用するコアソフトウェアはいつでもフルスイングできますが、6ヶ月間実行していないアプリケーションはAAAリーグから空輸する必要があります。主要なメディアがハードディスクドライブの場合、一日中速球にスイングした後、20ミリ秒という大きな遅延が発生します。

キャッシュは王様ではない

パフォーマンスの一貫性を重視するプロシューマーや、大規模なデータセットを扱うプロフェッショナルは、Optaneメモリのコアユーザーではありません。私は、32GB M.2 NVMeドライブ3台をRAID 0アレイに構成し、96GBアレイで新しい3D XPointテクノロジーをいち早く試用し、その実力を検証します。

Intelは、通常のブートボリュームとして機能するOptane SSDについて控えめに語り、その存在を公表することを許可してくれました。つまり、これが現実のものとなることは間違いありません。残念ながら、Intelはそれ以上の情報を明かしませんでした。Optane SSDは、発表されたばかりのDC P4800Xと、DC P3700（エンタープライズSSD）と750シリーズ（コンシューマーNVMe SSD）の関係に似た関係性を持つと推測できます。Intelは過去にも、究極のパフォーマンスを求めるユーザー向けに、エンタープライズクラスの製品を再構成してきました。アドインカード型のフォームファクターが採用されると予想されますが、「OptaneはU.2で非常に興味深いものになる」とも言われています。

メッセージは明確であると同時に、難解でもある。DC P4800Xには、IntelがU.2フォームファクターでこの技術をリリースするのとほぼ同時期に、より大容量の2つのモデルが登場する。