Desainer pengendali asal Korea Selatan, FADU, baru-baru ini memperkenalkan SSD yang mampu memahami file ketimbang sekadar blok. Ini adalah langkah ambisius yang diperkirakan akan mengatasi hambatan penyimpanan dalam AI, yang mungkin bukan lagi bandwidth mentah, tetapi lebih kepada waktu CPU yang dihabiskan untuk menentukan lokasi data.
File-Semantic SSD (FS-SSD) yang diperkenalkan pada OCP Global Summit ini, memindahkan proses pencarian file, pemeriksaan akses, dan translasi file ke alamat ke dalam firmware pada pengendali generasi keenam FADU. Dengan desain inovatif ini, SSD ini menjanjikan akses yang lebih efisien bagi GPU, DPU, dan kartu jaringan tanpa perlu sistem file host. Namun, sampel mitra baru diperkirakan akan tersedia pada Q3 2027.
FADU bukanlah pendatang baru di dunia penyimpanan flash pusat data. Pengendali Gen5 mereka digunakan dalam seri SN861, yang diluncurkan oleh Western Digital dan kini dijual oleh SanDisk. Meskipun gagasan ini bukan sepenuhnya baru, karena Nvidia telah menerapkan konsep serupa dengan GPUDirect Storage, di mana CPU dihapus dari jalur data. Ini memungkinkan Drive untuk langsung memindahkan data ke memori GPU. Namun, perangkat lunak di sisi host masih menentukan apa yang harus diambil dan mengeluarkan setiap permintaan.
Dengan pendekatan open source pada cuFile, Nvidia memindahkan kendali itu ke GPU. Di sisi lain, FADU berfokus pada aspek penyimpanan dengan cara yang berbeda. Menurut pengukuran FADU, sistem file host dan lapisan blok menghabiskan sekitar 30% siklus CPU dalam beban kerja bacaan acak GPUDirect Storage, dan mereka berargumen bahwa skema bypass yang ada hanya mengalihkan CPU dengan mengabaikan file sepenuhnya.
Bagaimana Ini Bekerja?
Alih-alih menciptakan bahasa baru untuk drive-nya, FADU justru memanfaatkan yang sudah ada, yaitu NFS (Network File System). FS-SSD menyisipkan permintaan NFS, seperti mencari file berdasarkan nama atau membaca sebagian dari file, ke dalam perintah standar NVMe yang sudah digunakan SSD. Dengan cara ini, perintah bisa datang dari server yang sama atau, melalui versi jaringan NVMe yang disebut NVMe over Fabrics (NVMe-oF), dari mesin lain dalam pusat data.
FADU memilih NFS versi 3 karena alasan tertentu: kecil dengan hanya 21 operasi, kompatibel dengan sistem operasi apapun, dan stateless, berarti setiap permintaan membawa semua informasi yang dibutuhkan drive. Dengan demikian, drive tidak perlu mengingat siapa yang membuka file mana.
Lebih menariknya, FADU menggabungkan dua jenis pencarian yang biasanya dilakukan secara terpisah. Di sistem biasa, sistem file komputer terlebih dahulu menentukan blok bernomor tempat setiap bagian file berada, lalu perangkat lunak internal SSD akan menentukan lokasi fisik blok tersebut pada cip flash. FS-SSD melakukan kedua tugas itu dengan satu lapisan file berdasarkan F2FS, sebuah sistem file Linux yang dirancang untuk memori flash.
Layout ini juga menyederhanakan pembersihan data. Setelah data lama tidak dapat ditulisi secara langsung, drive akan berpindah dan menjalankan pembersihan, yang dikenal sebagai garbage collection. FS-SSD satu-satunya yang menjalankan pembersihan ini, sehingga dapat mengurangi write amplification hingga 63% dibandingkan dengan F2FS pada host biasa. Ini menjanjikan pengurangan kerusakan pada chip flash dan efisiensi yang lebih baik.
Pada pengujian awal FADU, throughput file jarak jauh mencapai sekitar 460.000 ops/s ketika server dikurangi dari 16 inti menjadi satu, sementara server NFS Linux standar turun dari sekitar 150.000 ops/s menjadi 40.000. Namun, pengujian ini memiliki batasan, karena drive Gen6 FADU diuji pada host PCIe 5.0, menyebabkan setiap hasil bacaan sekuensial mendekati batas link Gen5 dekat 14,1GB/s.
FS-SSD dan Masa Depan Penyimpanan AI
FADU menyebut FS-SSD sebagai SSD file-semantic pertama di dunia. Meskipun ide ini tidak baru, pengembangan teknologi ini menuju pengembalian sistem penyimpanan yang lebih efisien sangat signifikan. Mereka berencana untuk membangun desain acuan yang akan menyederhanakan komponen, dengan penggunaan PCIe switch dan DPU yang menangani NVMe-oF secara hardware.
Visi FADU adalah membuat sistem penyimpanan yang sangat efisien, dengan biaya dan penggunaan daya yang lebih rendah. CEO FADU, Nam Yi-hyun, menyatakan bahwa perusahaan ini akan menggunakan FS-SSD sebagai lompatan untuk menjadi pemimpin solusi penyimpanan AI. Kedepannya, hasil yang diharapkan pada host Gen6 pada kuartal pertama 2027 akan menjadi bukti nyata kemampuan drive ini dalam menghadapi tantangan kebutuhan CPU dengan kecepatan penuh.
Dengan teknologi yang terus berkembang seperti FS-SSD, masa depan penyimpanan data dalam konteks AI tampak cerah, dan menarik untuk disaksikan bagaimana pengembangan ini akan membentuk industri di tahun-tahun mendatang.
