Marvell stellt nativen PCIe/NAND-Controller für SSDs vor

Solid State Drives gewinnen auch im Unternehmensbereich zunehmend an Bedeutung, zum Beispiel für Datenbank- und Cloud-Anwendungen. Doch während im Desktop-Bereich die Leistung aktueller High-End-SSDs in der Regel gar nicht ganz benötigt wird, lechzen Server bei gewissen Anwendungen geradezu nach mehr IOPS.

Primär für diesen Bereich ist der neueste, in Stückzahlen verfügbare Controller von Marvell vorgesehen, Desktop-Adaptionen schließt dies aber selbstverständlich nicht aus. Sie dürften aber gegebenenfalls eher ein Nischendasein fristen, denn der Marvell 88NV9145 ist ein nativer PCIe-NAND-Controller für den Einsatz in PCIe-SSDs und wäre nur mit Zusatzchips in SATA- beziehungsweise SAS-Laufwerken einsetzbar. Im Hinblick auf die Leistung ist dies aber sogar von Vorteil, denn durch die native PCIe-Anbindung über eine PCIe-2.0-Lane entfällt der Overhead durch das SATA- oder SAS-Protokoll und der Controller kann direkt mit der CPU kommunizieren. Dabei soll die Latenz unter 50 Mikrosekunden betragen.

Modulares Design und hohe Skalierbarkeit

Ein wenig befremdlich mag auf den ersten Blick wirken, dass der Controller lediglich über vier NAND-Kanäle mit jeweils bis zu vier Chip Selects verfügt, an denen bis zu 64 Gigabyte SLC-NAND oder 128 GB MLC-NAND hängen können. Marvell setzt beim 88NV9145 jedoch auf ein modulares, hoch skalierbares Design, bei dem für eine höhere Leistung und Speicherkapazität mehrere der Controller an einen PCIe-Switch – im Referenzdesign kommen PLX ExpressLane Switches mit acht Lanes zum Einsatz – gehängt werden können, ohne dass dazu ein RAID-Controller benötigt wird.

Explizit vorgesehen ist der Einsatz von Konfigurationen mit zwei bis 16 Controllern, theoretisch wären aber wohl auch mehr möglich. In diesem Zusammenhang ist speziell der hohe Skalierungsfaktor beeindruckend. Zwei Controller sollen exakt doppelt so viele IOPS liefern wie ein Controller und selbst bei 16 Controllern soll die Gesamtleistung noch deutlich über 90 Prozent der theoretischen Leistung von 16 Controllern betragen:

Module	4K Random Read	4K Random Write
1	93.000 IOPS	70.000 IOPS
2	186.000 IOPS	140.000 IOPS
4	371.000 IOPS	277.000 IOPS
8	730.000 IOPS	530.000 IOPS
16	1.400.000 IOPS	1.040.000 IOPS

Herzstück des SoCs ist ein ARM-Kern (Marvell Feroceon 88FR321 V5TE CPU Core; ARM946-kompatibel), der auf einen externen DDR- oder DDR2-Speicher unbekannter Größe zugreifen kann. Der NAND-Controller des 88NV9145 unterstützt NAND mit ONFI- und Toggle-Interface, wobei ersteres in der synchronen Form mit bis zu 200 MB/s betrieben werden kann (ONFI 2.2 Mode 5, 100 MHz). Neben SLC- und MLC-Speicherchips werden außerdem auch TLC-Speicherchips unterstützt, die aufgrund der eher geringen Lebensdauer im Serverbereich wohl eher nicht zum Einsatz kommen dürften.

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Zusätzlich zum AHCI-Modus und dem wohl für Multi-Controller-Konfigurationen genutzten Marvell NAND HCI unterstützt Marvells neuer Controller als dritten Betriebsmodus auch noch NVMHCI, die im vergangenen März verabschiedete Spezifikation für PCI-Express-SSDs. Die Leistungsaufnahme des Controllers gibt Marvell mit unter 0,8 Watt an, allerdings sind hier der DDR(2)-Speicher und die Flash-Chips noch nicht berücksichtigt.

Marvells Referenzdesign für den 88NV9145 ist ein Solid State Drive mit acht Controllern, die jeweils mit RAM und Flash-Speicher auf einem eigenen PCB verlötet sind und dann auf eine PCIe-Steckkarte mit PCIe-2.0-x8-Switch gesteckt werden. Ebenso wäre es aber möglich, die Controller und den Switch direkt auf ein einziges PCB zu löten.

Erster Kunde für den neuen Controller ist OCZ. Auf Basis der gemeinsam mit Marvell entwickelten „Kilimanjaro“-Plattform bringt OCZ das Z-Drive R5 auf den Markt. Dieses wird mit bis zu 12 Terabyte Speicherkapazität erhältlich sein und OCZs Virtualized Controller Architecture 3.0 nutzen. Weitere Informationen zu dem Laufwerk dürften in der kommenden Woche bekannt werden, wenn Marvell und OCZ es auf der CES in Las Vegas zeigen.