De meeste fabrikanten van high-end SSD’s zijn ook degene die zelf de flash produceren. Het voornaamste doel van die fabrikant is meer chips verkopen. Ze maken wel high performance NVMe SSD’s, voornamelijk voor generiek gebruik. Bij SmartIOPS ontwikkelen ze de allersnelste SSD ter wereld met als doel om enterprise-applicaties en -databases beter te laten presteren. Daarnaast werken ze aan Functional Storage Device. We bezochten het bedrijf in Silicon Valley.

SmartIOPS gebruikt het high-end flashgeheugen van grote fabrikanten. Denk aan Kioxia, Micron en SK Hynix. Het ontwikkelt echter zijn eigen drivers, NAND-firmware en controller. Die software-stack noemt het TrueRandom-technologie en is wat SmartIOPS interessant maakt. Hierdoor heeft het ook volledige controle over hoe de flash wordt gebruikt en aangestuurd, maar ook op de form-factor van de kaart die je uiteindelijk in een server of werkstation steekt.

SmartIOPS bestaat uit een groep experts, afkomstig van Sandisk en Juniper. Er is dus enorm veel kennis van NAND in het bedrijf, maar ook kennis van netwerktechnologie. Die combinatie van NAND- en netwerkkennis zorgt voor de juiste mix om nog snellere SSD’s te ontwikkelen, aldus SmartIOPS. Die zou 2 tot 3 keer sneller zijn dan de bekende high-end SSD’s van de grote fabrikanten, wat volgens SmartIOPS vooral komt door de consistentie van het ontwerp en software.

De hoeveelheid IOPS voor een NAND SSD op PCIe Gen4 met 8 lanes is theoretisch 3,48 miljoen, aldus SmartIOPS. De meeste fabrikanten zitten echter tussen de 1 en de 2 miljoen IOPS. Bij SmartIOPS kunnen ze 3,4 miljoen IOPS leveren.

Drie modellen; high performance, high capacity, low latency

SmartIOPS heeft drie verschillende SSD’s op dit moment: een High Performance Edition SSD met 3,4 miljoen IOPS, een ultra-low latency en een high capacity SSD. Alle drie zijn gericht op de zakelijke IT-markt, maar verschillen wel qua doel. De ultra-low latency SSD is een alternatief voor Intel Optane, daar heeft Intel de stekker uitgetrokken, maar er zijn bedrijven die hiervoor hebben gekozen en nu een alternatief zoeken. Optane biedt een latency onder de 5us, SmartIOPS kan met zijn SSD een latency onder de 20us bieden. Dat is weliswaar iets trager, maar dit is dan ook NAND en geen DRAM. Het is wel dermate snel dat het in veel situaties een goed alternatief is. Tot slot is er nog de high capacity SSD. Deze biedt enorm veel capaciteit. Die wordt geleverd in 18, 36 en 72TB, waarbij de laatste geen TLC maar QLC gebruikt.

Alle SSD’s van SmartIOPS maken gebruik van een PCIe insteekkaart. Dat is de enige manier om zulke prestaties te bieden. SmartIOPS kiest ook niet voor M.2, omdat het daarmee zou concurreren met de NAND-fabrikanten en dat is gewoon een marge business. Daar is simpelweg minder mogelijk qua het op maat maken van een SSD.

Wat biedt SmartIOPS?

SmartIOPS biedt op dit moment unieke SSD’s die net even beter presteren dat de concurrentie, tegen ongeveer dezelfde kosten. Volgens SmartIOPS zijn zijn SSD’s maximaal 5 tot 10 procent duurder dan vergelijkbare SSD’s van de concurrentie. De besparing die SmartIOPS echter kan leveren met zijn technologie, zorgt voor een besparing, zo stelt het bedrijf.

Als voorbeeld noemt SmartIOPS China Telecom, dat bedrijf gebruikt de SSD’s van SmartIOPS om IPTV te leveren aan klanten. Met één unit kan het 9000 klanten tegelijk voorzien van een IPTV-signaal. Het heeft een test gedaan met meerdere modellen. SmartIOPS was de beste, daarna volgde Samsung en daarmee konden slechts 4300 mensen van een signaal worden voorzien. Bandbreedte en IOPS gaan volgens SmartIOPS hand in hand. Bij andere fabrikanten zie je vaak een hogere bandbreedte die ten kosten gaat van de IOPS.

De toekomst van SSD naar FSD

De toekomst van SmartIOPS ligt mogelijk niet eens zozeer bij SSD’s maar bij FSD’s. Dat is volgens SmartIOPS de volgende stap. FSD staat voor Functional Storage Device. Dit is een SSD met daarop één of meerdere FPGA’s. Een FPGA is een chip die geprogrammeerd kan worden voor specifieke doeleinden.

De bedoeling is dat SmartIOPS een compleet framework gaat leveren, waarmee ontwikkelaars hun eigen FPGA-applicaties kunnen bouwen die op zo’n FSD kunnen gaan draaien. Daarnaast zal SmartIOPS ook zelf een bibliotheek aanleggen met FPGA-applicaties die kunnen worden toegepast.

Het is zelfs de bedoeling dat het toepassen van dergelijke applicaties in microseconde mogelijk wordt. Zodat op een FSD de actieve FPGA-applicaties ook continu kunnen wisselen. Wel wil SmartIOPS ook FSD’s op de markt brengen die beschikken over meerdere FPGA-chips, zodat bepaalde applicaties altijd aanwezig kunnen zijn.

Je kan hierbij denken aan het versleutelen of comprimeren van data, maar ook aan bijvoorbeeld een zoekfunctie voor een database. Als data sneller gevonden kan worden middels een FPGA, betekent dat veel snellere database prestaties. Ook voor zaken als AI en machine learning kunnen de FPGA’s enorm handig zijn, omdat ze direct toegang hebben tot de opgeslagen data.

Het grootste nadeel van de FSD is waarschijnlijk dat applicaties moeten worden aangepast om goed gebruik te maken van de FPGA. Het automatisch detecteren van workloads en daar vervolgens automatisch een FPGA met de juiste FPGA-applicatie op toepassen is iets wat wellicht mogelijk wordt, maar dat laat nog jaren op zich wachten. Voorlopig zullen ontwikkelaars hun applicaties moeten aanpassen om effectief gebruik te maken van een FSD. Dat kan overigens nog niet, de FSD komt volgend jaar op de markt.

Overzicht

NaamSmartIOPS
Opgericht2013
IndustrieEnterprise workloads, hardware
LocatieSan Francisco Bay Area, Silicon Valley
Werknemers50 – 100
Oprichter(s)Ashutosh Das, Dr. Manuel d’Abreu en R.K. Nair
Venture Capital20 million dollars

Wat is het onderscheidend vermogen?

Het onderscheidend vermogen van SmartIOPS is dat het de hele software-stack van de aansturing van NAND als het ware heeft herontwikkeld. Eigen controllers, drivers en NAND-firmware. Het gevolg is dat het meer prestaties uit dezelfde chips weet te halen dan de concurrentie. Dit zorgt ervoor dat verschillende organisaties specifiek kiezen voor SmartIOPS, omdat ze die prestaties nodig hebben. China Telecom is één van de klanten, maar ook de NASA en Verizon Media. In onderstaande afbeelding enkele voorbeelden hoe databases gebruik kunnen maken van die hogere IOPS en lagere latency.

(Benchmarks afkomstig van SmartIOPS, niet geverifieerd)

De NAND-chips die het gebruikt, komen gewoon bij de bekende namen vandaan. Het doet wat dat betreft een beetje denken aan de smartphone-camera industrie. Met veel high-end smartphones (onder andere Apple iPhones en de Samsung Galaxy-smartphones) kan je fantastische foto’s maken met dank aan de Sony camerasensoren. Als je echter met een Sony smartphone een foto maakt, met dezelfde camerasensor, valt het resultaat fors tegen. SmartIOPS weet met dank aan zijn software, de fabrikanten van het NAND af te troeven.

Waar ligt de focus?

De focus van SmartIOPS ligt nu vooral in het vergroten van de afzetmarkt en de ontwikkeling van de FSD’s. Daar moet de volgende revolutie in data-opslag vandaan komen. Het toepassen van specifieke functies op een SSD om bepaalde workloads fors te versnellen. Of de FSD echt succesvol zal worden, is nog moeilijk te voorspellen. Dat kunnen we pas beoordelen als het bedrijf verder is met de ontwikkeling. De grote vraag die wij hebben is of SmartIOPS een laagdrempelig framework kan leveren om FPGA-applicaties op te ontwikkelen, maar ook of bedrijven bereid zijn te investeren in FPGA-modules.

Wat doen ze in Europa?

In Europa heeft SmartIOPS nu een distribiteur gevonden die de SSD’s op de markt gaat brengen. Dat is eigenlijk de eerste grote stap. Als de afzetmarkt groot genoeg wordt dan zal er ongetwijfeld snel een kantoor volgen in Europa. Het belangrijkste voor SmartIOPS is dat de afzetmarkt is Europa nu gecreëerd wordt. Dat begint met het verkopen van de SSD’s.