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Muss NAND-Flash-Storage direkt an den Memory-Kanal angebunden sein?

Marc Staimer erklärt, ob und warum man NAND-Flash-Storage an den Memory-Kanal anschließen kann, obwohl RAM schneller als NAND ist.

Warum sollte man NAND-Flash-Storage direkt an den Memory-Kanal anbinden, wenn RAM doch eigentlich schneller als NAND ist?

RAM ist generell viel schneller als NAND-Flash-Storage. Allerdings ist RAM auch teurer und nicht halb so skalierbar. Ebenso handelt es sich bei RAM um volatilen – also flüchtigen – Speicher.

RAM kostet weitaus mehr pro GByte als NAND. RAM DIMM DDR4 skaliert typischerweise nicht höher als 64 GByte, obwohl in manchen Fällen auch 128 GByte möglich sind. NAND DDR4 erreicht das Doppelte: 256 GByte. Um RAM non-volatil (nicht flüchtig) zu machen, benötigt man eine Batterie oder Superkondensatoren, die nochmals erhebliche Kosten erzeugen. NAND ist schon per Definition nicht-flüchtiger Speicher.

Dieser große Kostenunterschied und die Skalierbarkeit haben dazu geführt, dass NAND-Flash-Storage direkt auf dem Memory-Channel läuft. Das erfordert allerdings Änderungen im BIOS. Diese Faktoren treiben die Entwicklung auch anderer, schnellerer non-volatilen Memory-Technologien voran, beispielsweise 3D Xpoint, RRAM, MRAM, Memristor, ReRAM, NRAM oder PCM.

Derzeit ist der Schlüsselvorteil von DDR4-DIMM-basiertem NAND-Flash ist die extrem geringe Latenz für Tier-0-Storage (nicht direktes Memory). Dies bietet einen höhere Latenzkonsistenz als andere Flash-Storage-Lösungen, auch mehr als NVMe-PCIe-Flash-Storage.

Dieser DDR4-DIMM-basierte NAND-Flash ist zudem hoch überprovisioniert, um das hohe Niveau der anfallenden Schreibprozesse bedienen zu können. Hersteller garantieren den Anwendern ihrer DIMM-Drives mehr als 35 Drive-Writes pro Tag, jeden Tag für fünf Jahre. Das bedeutet, ein 256 GByte großes NAND-Laufwerk müsste durchschnittlich 8,96 TByte pro Tag oder 16,352 PByte in fünf Jahren an Schreiboperationen verarbeiten, bevor es verschleißt. Dadurch eignet sich NAND für High Performance Computing (HPC) und andere Memory-intensive Anwendungen.

Derzeit gibt es nur einen Hersteller – Diablo Technologies – von DIMM-basiertem NAND-Flash und dieser ist nur für OEMs erhältlich. In Kürze werden aber verschiedene Serveranbieter DIMM-basiertes Flash-Storage als Option anbieten.

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Artikel wurde zuletzt im Januar 2016 aktualisiert

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