FADU می خواهد CPU را با قرار دادن فایل سیستم در داخل SSD از حافظه هوش مصنوعی خارج کند، اما تا سال 2027 اثبات نمی شود.

SSD File-Semantic FADU جستجوی مسیر، بررسی مجوزها و نگاشت فایل به فلش را در میان افزار به جای میزبان اجرا می کند.

درخواست‌های NFSv3 درون دستورات استاندارد NVMe قرار می‌گیرند، بنابراین GPU، DPU و کلاینت‌های راه دور می‌توانند بدون نیاز به سیستم فایل میزبان به فایل‌ها دسترسی پیدا کنند.

نتیجه 460000 عملیات در ثانیه آن از یک میزبان PCIe 5.0 است که نتایج PCIe 6.0 تا سه ماهه اول 2027 وعده داده شده است. طراح کنترلر کره جنوبی FADU یک SSD را نشان داده است که فایل ها را به جای بلاک ها درک می کند و شرط می بندد که گلوگاه بعدی در ذخیره سازی هوش مصنوعی پهنای باند خام نیست، بلکه زمان صرف شده CPU برای تعیین محل زندگی داده ها است.

SSD File-Semantic (FS-SSD)، که در کنفرانس جهانی OCP رونمایی شد، جستجوی فایل، بررسی دسترسی و ترجمه فایل به آدرس را به سیستم عامل کنترل کننده نسل ششم FADU منتقل می کند.

کاغذ سفید FADU به GPU ها، DPU ها و کارت های شبکه یک مسیر به فایل های خود را با "بدون سیستم فایل میزبان، بدون لایه بلوک و بدون CPU سرور ذخیره سازی در مسیر" وعده می دهد. نمونه های شریک تا سه ماهه سوم 2027 انتظار نمی رود.

اولین رویکرد برای "مشکل CPU" نیست

FADU در فلش مرکز داده تازه وارد نیست. کنترلر Gen5 آن در SN861 قرار دارد که وسترن دیجیتال آن را راه اندازی کرد و SanDisk اکنون می فروشد. سال گذشته، این شرکت گفت که چند هفته پس از افشای کنترلر Sierra PCIe 6.0 خود، قراردادهای تامین کنترلر با دو تا از چهار هیپراسکیلر امضا کرده است.

با این حال، پیشرفت آن در اینجا کاملا جدید نیست، با شناختی که از یک جبهه نه چندان غافلگیرکننده می آید: Nvidia. انویدیا همین کار را از طرف دیگر گذرگاه PCIe انجام داده است. GPUDirect Storage سال‌ها پیش CPU را از مسیر داده حذف کرد و به درایوها اجازه داد داده‌ها را مستقیما به حافظه GPU منتقل کنند، اما نرم‌افزار میزبان هنوز تصمیم می‌گیرد چه چیزی را واکشی کند و هر درخواستی را صادر می‌کند.

تصمیم آن برای باز کردن cuFile منبع و انتقال آن مسیر کنترلی به GPU، با حملات SCADA که سربار سمت شتاب‌دهنده را اضافه می‌کنند، حتی زمانی که FADU از انتهای درایو معادله به آن حمله می‌کند.

FADU می‌گوید اندازه‌گیری‌های خود نشان می‌دهد که سیستم فایل میزبان و لایه بلوک حدود 30 درصد از چرخه‌های CPU را در یک حجم کاری خواندن تصادفی GPUDirect Storage مصرف می‌کند، رقم فروشنده‌ای که به طور مستقل بازتولید نشده است. همچنین استدلال می‌کند که طرح‌های بای‌پس موجود تنها با کنار گذاشتن کامل فایل‌ها، CPU را از سر راه خارج می‌کند.

این چگونه کار می کند؟

FADU به جای اختراع یک زبان جدید برای محرک خود، زبان قدیمی را قرض گرفت. NFS، مخفف Network File System، به رایانه‌ها اجازه می‌دهد فایل‌های ذخیره شده در ماشین‌های دیگر را برای چندین دهه باز کنند. FS-SSD درخواست های NFS مانند جستجوی یک فایل با نام یا خواندن بخشی از آن را در داخل دستورات استاندارد NVMe که SSD ها از قبل استفاده می کنند، جمع می کند.

این دستورات می توانند از داخل همان سرور یا با استفاده از یک نسخه شبکه ای از NVMe به نام NVMe روی Fabrics (NVMe-oF)، از ماشین های دیگر در مرکز داده بیایند. FADU نسخه 3 NFS را به سه دلیل انتخاب کرد: کوچک است و فقط 21 عملیات دارد. با هر سیستم عاملی کار می کند. و بدون حالت است، به این معنی که هر درخواست حاوی هر چیزی است که درایو برای پاسخ به آن نیاز دارد، بنابراین درایو هرگز نباید به خاطر بیاورد که چه کسی کدام فایل را باز کرده است.

FADU همچنین دو جستجو را ادغام کرده است که معمولا به طور جداگانه انجام می شوند. در یک سیستم معمولی، سیستم فایل کامپیوتر ابتدا بررسی می‌کند که کدام بلوک شماره‌دار هر قطعه از یک فایل را نگه می‌دارد، و نرم‌افزار داخلی SSD به نام لایه ترجمه فلش، سپس مشخص می‌کند که آن بلوک به صورت فیزیکی روی تراشه‌های فلش قرار می‌گیرد.

FS-SSD هر دو کار را با یک لایه فایل بر اساس F2FS انجام می دهد، یک سیستم فایل لینوکس که برای حافظه فلش طراحی شده است، که مطابق با نحوه سازماندهی فیزیکی تراشه ها است. سپس یک نقشه درایو را مستقیما از یک فایل به محلی که در آن ذخیره شده است می برد و آن نقشه بسیار کوچکتر است. یک SSD معمولی به ازای هر ترابایت فلش حدود 1 گیگابایت DRAM حمل می کند و تقریبا تمام آن را با نقشه بلوک خود پر می کند. FS-SSD از همان مقدار استفاده می کند، اما FADU می گوید که حدود 95٪ از آن برای نگه داشتن جزئیات پرونده های پرکاربرد در دسترس است.

این طرح همچنین پاکسازی را ساده تر می کند. فلش مموری نمی تواند داده های قدیمی را در جای خود بازنویسی کند، بنابراین درایوها به طور مرتب داده هایی را که هنوز به آن نیاز دارند به جای دیگری منتقل می کنند و کل بلوک ها را پاک می کنند، کاری که به عنوان جمع آوری زباله شناخته می شود.

هنگامی که F2FS روی یک کامپیوتر معمولی اجرا می شود، سیستم فایل و SSD هر کدام نسخه مخصوص به خود را از این پاکسازی انجام می دهند و این دو در نهایت کار یکدیگر را چند برابر می کنند. FS-SSD فقط یکی را اجرا می کند و FADU می گوید که در مقایسه با F2FS در هاست معمولی، 63 درصد تقویت نوشتن را کاهش می دهد. تقویت نوشتن کمتر به معنای ساییدگی کمتر در فلاش است، اما رقم 63 درصد از آزمایش‌های شبیه‌سازی شده روی NVMeVirt، نرم‌افزار دانشگاه ملی سئول که از SSD تقلید می‌کند، به‌جای یک درایو واقعی، به دست می‌آید.

در آزمایش مقدماتی خود FADU، سرعت انتقال فایل از راه دور در حدود 460000 عملیات در ثانیه حفظ شد، زیرا سرور از 16 هسته به یک هسته کاهش یافت، در حالی که یک سرور استاندارد لینوکس NFS از تقریبا 150000 عملیات در ثانیه به 40000 کاهش یافت.

با این حال، آزمایش محدودیت هایی دارد. درایو Gen6 FADU در یک میزبان PCIe 5.0 قرار داشت، بنابراین هر نتیجه خواندن متوالی نزدیک به 14.1 گیگابایت بر ثانیه بود، تقریبا محدودیت لینک Gen5، حتی اگر درایوهای Gen6 مانند Micron's 9650، دارای رتبه خواندن 28 گیگابایت بر ثانیه، در حال حاضر در حال تولید انبوه هستند.

هم کلاینت و هم سرور از تراشه دسکتاپ Core i5-13600K اینتل با 128 گیگابایت DDR5 و 100 گیگابایت ConnectX-6 NIC استفاده می‌کنند. این پردازنده دارای 14 هسته فیزیکی و 20 رشته است، بنابراین آزمایش FADU احتمالا به جای هسته های فیزیکی، رشته ها را شمارش کرده است.

اولین SSD فایل معنایی جهان ایده ای است که کاملا جدید نیست

FADU FS-SSD را اولین SSD فایل-معنای جهان می نامد، و ممکن است اولین نمایش سخت افزاری در نوع خود باشد، اما این ایده جدید نیست. مقاله تحقیقاتی DevFS که در سال 2018 ارائه شد، یک سیستم فایل با دسترسی مستقیم را "به طور کامل در یک دستگاه ذخیره سازی تعبیه شده" توصیف کرد، اگرچه نویسندگان آن را فقط به عنوان یک نمونه اولیه آزمایش کردند.

NVM Express مجموعه ای از دستورات کلید-مقدار را استاندارد کرده است که داده ها را به جای آدرس بلوک آدرس دهی می کند، و SK hynix یک درایو ذخیره محاسباتی با ارزش کلید با آزمایشگاه ملی Los Alamos توسعه داده است. برخلاف مجموعه دستورات کلید-مقدار، FS-SSD هنوز استانداردی در پشت خود ندارد. FADU یک مجموعه دستور معنایی فایل به NVM Express یا OCP Storage ارسال نکرده است، بنابراین در حال حاضر هر مشتری به نرم افزار خود FADU نیاز دارد.

هدف بلندمدت FADU یک محفظه فلاش است که چیزی در جلوی آن قرار ندارد به جز یک سوئیچ PCIe و یک DPU (یک کارت شبکه با پردازنده های خاص خود) یا NIC که NVMe-oF را در سخت افزار مدیریت می کند، با طراحی مرجع ساخته شده بر روی 800G E1 DPU آزمایشگاه Xsight که قرار است تا پایان سال 2027 انجام شود.

مدل FADU آن را در حدود 42 درصد قدرت کمتر و 57 درصد هزینه کمتر به ازای هر سیستم 16 درایو نسبت به یک سرور ذخیره سازی معمولی نشان می دهد، اگرچه اینها به جای اندازه گیری، پیش بینی هستند. فلاش باکس‌های جلودار DPU از قبل وجود دارند، مانند JBOF مجهز به BlueField Supermicro، اما آن‌ها هنوز نرم‌افزار ذخیره‌سازی را روی هسته‌های Arm DPU اجرا می‌کنند. FADU می خواهد که خود درایوها به فایل ها سرویس دهند.

به گفته The Herald Business، نام یی هیون، مدیر اجرایی FADU، گفت که این شرکت از FS-SSD به عنوان "سکوی پرشی برای تبدیل شدن به یک شرکت پیشرو در راه حل های ذخیره سازی هوش مصنوعی" استفاده خواهد کرد. گلوگاهی که FADU دنبال می‌کند واقعی است و ساختن بر اساس NFSv3 به جای اختراع یک پروتکل جدید، نقطه شروع معتبری به آن می‌دهد.

با این حال، در حال حاضر، شواهد مربوط به یک میز تست Gen5، یک عدد تقویت‌کننده نوشتن شبیه‌سازی شده، و صرفه‌جویی در مدل‌سازی شده است، با صحبت‌های OEM و ODM هنوز زود است. نتایج Gen6-host که FADU انتظار دارد تا سه ماهه اول 2027 اولین نشانه واقعی است که آیا درایو می تواند مهمترین بخش را انجام دهد: مدیریت کار CPU با سرعت کامل.