Cuando hablamos de mejorar un SSD, normalmente pensamos en más velocidad, mayor capacidad o menos consumo, pero pocas veces nos detenemos en quién organiza los datos que queremos leer. Porque una cosa es que la unidad pueda mover muchos GB/s y otra que el procesador consiga prepararle todas las peticiones sin convertirse en un cuello de botella. FADU quiere abordar precisamente ese problema con FS-SSD, una arquitectura que lleva la gestión de archivos al propio SSD, descargando de trabajo a la CPU del servidor para alimentar a las GPU y otros aceleradores.

Para entender el cambio, imaginad que queremos leer una fotografía. Nosotros vemos un archivo con su nombre, pero un SSD convencional recibe órdenes para acceder a determinados bloques de datos. Entre ambas cosas, el sistema operativo debe localizar el archivo, comprobar los permisos y resolver dónde está lo que hemos pedido. FADU propone que buena parte de ese trabajo se haga dentro de la unidad, algo especialmente interesante cuando se acumulan millones de operaciones.

FADU FS-SSD permite pedir archivos al SSD sin que la CPU tenga que organizar cada acceso

La comparación más sencilla sería la de un almacén: con el modelo convencional, alguien debe localizar las partes de un pedido e indicar al almacén cuáles tiene que entregar. Con FS-SSD, podemos pedirle el archivo a la propia unidad, que se encarga de resolver su acceso.

Esto también explica por qué tiene sentido incluso existiendo tecnologías como GPUDirect Storage. Los datos ya pueden viajar directamente hasta la memoria de la GPU, pero resolver qué archivo se necesita y dónde están sus partes sigue dependiendo del sistema de archivos del host. FADU quiere retirar esa dependencia del recorrido de las peticiones.

Para conseguirlo utiliza NFS-over-NVMe, transportando operaciones del protocolo de archivos NFSv3 dentro de comandos con el formato de NVMe. Buscar, leer, escribir o crear archivos pasa a ser trabajo que puede recibir el SSD, mientras los datos mantienen los mecanismos habituales de transferencia directa a memoria. Eso sí, requiere clientes compatibles: conectar cualquier SSD NVMe actual no activa esta función.

Hace solamente unos días vimos la alternativa, a su manera, de SK hynix, con los llamados H-TPU, los cuales buscaban algo similar, aunque de otra manera. Esto deja claro que se están dando pasos adelante en este campo y segmento de mercado, y aunque la IA es su finalidad, más tarde o más temprano tendremos variantes para PC y portátiles, así como consolas, con total seguridad, sobre todo cuando el boom de la IA en escritorio y empresas despegue finalmente.

La clave está en unir el sistema de archivos con la gestión de la memoria NAND

Meter un sistema de archivos dentro de una controladora podría duplicar tareas y consumir más recursos, así que FADU combina ambas capas. Su diseño parte de la organización de F2FS, un sistema pensado para memoria flash, y la integra con la FTL, que administra dónde se guardan físicamente los datos en la NAND.

En términos sencillos, ambas dejan de mantener por separado sus mapas y sus procesos de limpieza. Comparten información y utilizan un único mecanismo para recuperar espacio, reduciendo trabajo repetido. En su prototipo, FADU mide una amplificación de escritura un 63% inferior frente a F2FS ejecutado en el host bajo una carga mixta. Es decir, necesita menos escrituras internas para completar el trabajo solicitado, dentro de esa prueba concreta.

Los resultados preliminares tienen un matiz importante: en lectura y escritura secuenciales, todas las configuraciones alcanzan el límite de la unidad. La mejora aparece al reducir la sobrecarga de las peticiones pequeñas. Con un cliente SPDK que evita pasos del kernel, FS-SSD alcanza aproximadamente 1,4 veces el rendimiento de Ext4 en lectura aleatoria y 1,5 veces en escritura; con el cliente del kernel, queda ligeramente por debajo de Ext4.

La diferencia más llamativa llega al servir archivos por red: FS-SSD mantiene unas 460.000 operaciones por segundo, mientras el servidor NFS convencional cae hasta unas 40.000 con un solo núcleo disponible. Incluso con 16 núcleos, este último ronda un tercio del rendimiento de FS-SSD, es simplemente una diferencia brutal.

FADU todavía está llevando el firmware a su controladora Gen6 y desarrollando cabinas con DPU que prescindan de una CPU x86 dedicada al servicio de almacenamiento gracias a esta FS-SSD. Por tanto, hablamos de una tecnología en desarrollo para centros de datos, cuyo atractivo es aprovechar mejor el SSD y liberar recursos del servidor cuando gestionar los archivos se convierte en el problema.