FADU dosya sistemini SSD içine gömdü: CPU aradan çıkıyor

NFS doğrudan NVMe komutlarına nasıl gömülüyor?

FADU, durumsuz NFSv3 çağrılarını standart NVMe komutlarının içine paketleyerek işletim sistemini depolama hattından tamamen çıkarıyor.

Bugün kurumsal veri merkezlerinde kullanılan sürücüler blok tabanlı çalışır. Bir SSD dosyanın ne olduğunu bilmez; yalnızca ham sektör adreslerini tanır. Dosyayı bulma, dizinleri çözme ve erişim izinlerini denetleme işi bütünüyle sunucunun ana işlemcisine kalır. Binlerce grafik biriminin aynı anda depolama havuzlarına yüklendiği yapay zeka kümelerinde bu sorgu trafiği ciddi bir işlem gücünü yutuyor.

FADU verilerine göre, Nvidia GPUDirect Storage kullanan rastgele okuma senaryolarında, ana dosya sistemi ve blok katmanı depolama sunucusundaki işlemci çekirdeklerinin yaklaşık yüzde 30'unu meşgul ediyor. GPUDirect veriyi doğrudan sürücüden ekran kartı belleğine aktarsa da dosyanın nerede olduğunu bulma işi hala ana işlemciye bakıyor.

Bu darboğazı aşmak için geliştirilen file-semantic SSD (FS-SSD), Linux'un Flash-Friendly File System (F2FS) yapısını altıncı nesil denetleyicisinin içine gömüyor. Sürücü doğrudan Network File System sürüm 3 (NFSv3) protokolünü konuşuyor ve standart dosya taleplerini NVMe komutlarına sarıyor. NFSv3 hafif ve durumsuz bir protokol olduğu için, SSD tüm dizin taramalarını ve izin kontrollerini sunucuya sormadan kendi silikonunda çözüyor.

FADU File-Semantic SSD: teknik özellikleri ve test verileri

Tek adres haritası ve yüzde 63 daha az yazma yıpranması

Standart bir sunucuda depolama konumları iki ayrı aşamada çevrilir. İşletim sistemi dosya adını mantıksal blok numarasına dönüştürür; SSD içindeki FTL katmanı ise bu blokları fiziksel NAND hücreleriyle eşleştirir. FADU'nun çözümü bu iki süreci birleştirip flaş belleğin fiziksel yapısına göre tek bir harita çıkarıyor.

Doğrudan adresleme, sürücünün dahili belleğini rahatlatıyor. Normalde bir kurumsal SSD, her terabayt flaş için ayrılan yaklaşık 1 GB'lık DRAM önbelleğini sadece blok tablolarını tutmak için harcar. Birleşik dosya katmanı ise bu DRAM alanının yaklaşık yüzde 95'ini sık kullanılan dosya meta verilerini önbelleğe almak için boşa çıkarıyor.

Çöp toplama (garbage collection) süreçlerinin tek merkezden yönetilmesi NAND yongalarının ömrünü de uzatıyor. Klasik sistemlerde işletim sistemi ile SSD kontrolcüsü birbirlerinden habersiz temizlik yaptığı için aynı sektörler mükerrer şekilde yeniden yazılıyor. FADU, Seul Ulusal Üniversitesi'nin NVMeVirt ortamında yapılan simülasyonlarda yazma artış katsayısının (write amplification) yüzde 63 azaldığını belirtiyor.

Test sonuçları güçlü ama donanım için 2027 beklenecek

FADU'nun paylaştığı ilk testlerde, depolama sunucusu 16 çekirdekten tek çekirdeğe düşürüldüğünde bile uzak dosya işleme hızı saniyede 460.000 işlem seviyesinde sabit kaldı. Birebir aynı koşullardaki standart Linux NFS kurulumunda ise performans 150.000 işlemden 40.000 seviyesine kadar geriledi.

Tabii bu tablonun önemli eksikleri var. Test düzeneğinde kurumsal sunucu yongaları yerine masaüstü sınıfı Intel Core i5-13600K işlemciler kullanıldı ve denetleyici PCIe 5.0 arayüzü nedeniyle 14,1 GB/sn tavanına takıldı. Sektör şimdiden PCIe 6.0 sürücülere geçerken, özellikle Nvidia DSX POD mimarisi gibi modüler yapılarda ham bant genişliği gecikme süresi kadar belirleyici olacak.

Asıl sorun ise takvim. FADU, PCIe 6.0 test sonuçlarını 2027 başlarında göstereceğini söylese de iş ortaklarına gidecek ilk donanım örnekleri 2027'nin üçüncü çeyreğinden önce dağıtılmayacak. Dosya sistemini sürücüye gömmek işlemci darboğazı için temiz bir formül olsa da veri merkezi mühendislerinin bunu gerçek donanımla doğrulayabilmesi için neredeyse bir yıl beklemesi gerekecek.

Türkiye'de durum ne?

FADU, Gen6 mimarisini kullanan sürücüler için henüz son kullanıcıya yönelik ticari bir model ismi veya fiyat bilgisi paylaşmadı. Bu teknoloji perakende pazara değil; doğrudan bulut sağlayıcılarına ve kurumsal veri merkezi altyapılarına hitap ediyor.

Türkiye'deki yerel veri merkezlerinin ya da bulut hizmeti veren operatörlerin bu donanımlara erişmesi kısa vadede olası görünmüyor. Ürünün küresel dağıtım takvimi 2027'nin ikinci yarısına işaret ettiği için yerli kurumsal altyapılarda test edilmesi en erken 2028'i bulacaktır.