Por Canuto  

FADU presentó un SSD que integra funciones de sistema de archivos para que GPU y DPU accedan a datos con menos intermediación del servidor. La empresa reportó cerca de 460.000 operaciones por segundo en una prueba preliminar, pero aún debe validar sus resultados en una plataforma PCIe 6.0.
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  • El diseño FS-SSD incorpora funciones de NFSv3 y mapeo de archivos a flash dentro de la unidad para reducir el trabajo de la CPU anfitriona.
  • En una prueba preliminar, FADU informó cerca de 460.000 operaciones por segundo; la cifra se mantuvo al reducir el servidor de 16 núcleos a uno.
  • La compañía prevé resultados con anfitrión PCIe 6.0 para el primer trimestre de 2027 y muestras para socios durante el tercer trimestre.

FADU presentó un SSD que intenta cambiar dónde se ejecutan algunas tareas centrales del almacenamiento: en vez de delegar todo el sistema de archivos al servidor, propone integrarlo en la propia unidad. La compañía afirma que este diseño permitiría a GPU, DPU y tarjetas de red abrir y leer archivos con menos dependencia del sistema de archivos anfitrión, la capa de bloques y la CPU del servidor de almacenamiento.

Un SSD que busca sacar a la CPU de la ruta

La propuesta, llamada File-Semantic SSD o FS-SSD, fue presentada durante la Cumbre Global OCP 2026 por FADU, un diseñador de controladores de almacenamiento sin fábrica propia con sede en Seúl, Corea del Sur. Su planteamiento parte de una tendencia ya extendida en centros de datos: los aceleradores se encargan desde hace años de una parte importante de la ruta de datos, mientras que el control y la gestión de archivos todavía consumen recursos del servidor.

Según las mediciones que compartió FADU, las capas del sistema de archivos y de bloques pueden consumir cerca del 30% de los ciclos de CPU en ciertas cargas de lectura aleatoria con GPUDirect Storage. La empresa sostiene que las alternativas de bypass reducen esa carga, pero suelen sacrificar la semántica de archivos; FS-SSD busca combinar el acceso directo con funciones que permitan localizar rutas, verificar permisos y relacionar archivos con posiciones físicas en la memoria flash.

La idea puede ser relevante en sistemas donde GPU y DPU procesan grandes volúmenes de datos y la CPU termina dedicando una parte apreciable de su tiempo a tareas de almacenamiento. En lugar de pedirle al servidor que traduzca cada operación de archivo en accesos a bloques, el dispositivo recibe operaciones NFSv3 encapsuladas en comandos NVMe estándar y resuelve dentro de la unidad la búsqueda de rutas, el control de acceso y el mapeo hacia la flash.

FADU eligió NFSv3 porque, según explicó, el protocolo es pequeño, independiente del sistema operativo y del sistema de archivos, y no mantiene estado de sesión, lo que reduce la carga de firmware. La compañía afirma que FS-SSD funciona hoy sobre PCIe y que también puede operar con NVMe-oF sobre RDMA o TCP, sin exigir un nuevo transporte para conectar almacenamiento y servidores.

La prueba preliminar y sus límites

En una demostración de NFS sobre NVMe, FADU reportó alrededor de 460.000 operaciones por segundo con FS-SSD incluso al reducir la capacidad del servidor de 16 núcleos a uno. En comparación, una configuración Linux NFS-over-RDMA habría bajado de cerca de 150.000 operaciones por segundo con 16 núcleos a 40.000 con uno, según los resultados preliminares difundidos por la empresa.

La prueba utilizó un controlador Gen6 FC6161 instalado en un anfitrión PCIe 5.0, por lo que no representa todavía una medición completa sobre una plataforma PCIe 6.0. El banco de pruebas incluía un Intel Core i5-13600K de 20 hilos, con frecuencia de hasta 5,1 GHz, 128 GB de DDR5 y una tarjeta Mellanox ConnectX-6 de 100 Gbps; FADU indicó que el servidor de un núcleo funcionó como ejemplo de demostración.

Para sus pruebas sintéticas, la compañía comparó F2FS y Ext4 en firmware de bloque con FS-SSD mediante un cliente de kernel y otro de espacio de usuario basado en SPDK. La carga secuencial usó un hilo, profundidad de cola 128 y bloques de 128 KB; la aleatoria empleó cuatro hilos, la misma profundidad de cola y bloques de 4 KB, con resultados de lectura y escritura expresados en MB/s.

En lectura secuencial, F2FS registró 14.120 MB/s, Ext4 14.130 MB/s y FS-SSD con cliente de kernel 14.140 MB/s. La escritura secuencial marcó 4.510 MB/s para F2FS, 7.050 MB/s para Ext4 y 11.940 MB/s para FS-SSD; el límite aproximado de 14,1 GB/s en lectura se explica porque el anfitrión PCIe 5.0 restringía el ancho de banda de la unidad Gen6.

En lectura aleatoria de 4 KB, las cifras fueron 7.850 MB/s con F2FS, 9.120 MB/s con Ext4, 8.070 MB/s con el cliente de kernel FS-SSD y 13.000 MB/s con el cliente SPDK de FS-SSD. En escritura aleatoria, los resultados fueron 3.980, 4.560, 4.320 y 7.030 MB/s, respectivamente; el bloque sin procesar con SPDK llegó a 13.990 MB/s en lectura y 13.240 MB/s en escritura, aunque FADU señaló que algunas mediciones de escritura podrían no corresponder a un estado estable.

La comparación con SPDK muestra que el cliente FS-SSD retuvo cerca del 93% del rendimiento de lectura aleatoria de 4 KB y el 53% del rendimiento de escritura aleatoria del dispositivo sin procesar, de acuerdo con los cálculos de Tom’s Hardware. La capa de archivos representaría así un costo cercano al 7% en lectura y al 47% en escritura frente al acceso sin procesar, mientras que el cliente de kernel quedó por debajo de Ext4 en lectura y escritura aleatorias.

Qué cambia dentro de la unidad y quién coordina el acceso

En el diseño interno, FADU combina el sistema de archivos con la capa de traducción flash y una estructura derivada de F2FS. Los bloques de nodos y datos se ajustan a las páginas físicas de flash, mientras que las secciones corresponden a las unidades de borrado; la tabla de nodos se transforma en un mapa de archivos que relaciona identificadores de nodo con direcciones físicas.

La compañía afirma que el diseño mantiene una cantidad de DRAM comparable a la de un SSD estándar, alrededor del 0,1% de la capacidad NAND, equivalente aproximadamente a 1 GB por TB. Sin embargo, en FS-SSD cerca del 95% de esa memoria podría funcionar como caché de nodos de rutas frecuentes, en lugar de destinarse casi por completo a la tabla de mapeo habitual de una unidad convencional.

FADU también plantea reemplazar dos procesos de recolección de basura por uno, para evitar el efecto de amplificación que atribuye a la limpieza simultánea de F2FS en el anfitrión y al recolector interno del SSD. En un prototipo de investigación y una carga mixta secuencial y aleatoria, la empresa reportó una reducción del 63% en amplificación de escritura frente a F2FS ejecutado en el anfitrión.

Ese dato requiere cautela: FADU aclaró que el prototipo utilizado para esas pruebas ejecutaba cargas sintéticas de fio sobre NVMeVirt, un emulador de SSD de software de código abierto de la Universidad Nacional de Seúl, y no sobre hardware de producción. La compañía todavía debe respaldar las cifras con una ejecución en una plataforma Gen6, por lo que las mediciones actuales muestran una dirección de diseño, no una validación definitiva del producto.

El acceso directo puede originarse en una GPU que construye comandos NFS-over-NVMe en colas de su propia memoria, incluida la HBM, o en una SmartNIC o DPU remota que envía comandos a la cola de la unidad mediante NVMe-oF. Los datos pueden viajar del SSD a la tarjeta de red con DMA peer-to-peer sobre PCIe y salir como escrituras RDMA; FADU menciona entre los usos posibles la lectura y los puntos de control de GPU, la entrega de contenido HTTP desde una DPU y los servidores de archivos JBoF.

Eliminar intermediarios también obliga a definir cómo se coordinan los clientes que escriben en los mismos archivos. FADU dijo que no implementa el gestor de bloqueo de NFS, por lo que no ofrece bloqueo entre anfitriones: aplica cada escritura completa en orden y, si dos operaciones afectan la misma ubicación, prevalece la última, bajo una lógica de último escritor gana.

La empresa deja la coordinación en manos de los clientes y, a escala, de un servidor de metadatos pNFS. Los clientes de kernel obtienen los bloqueos consultivos habituales entre ellos, mientras que las aplicaciones que acceden mediante GPU o SPDK deben coordinarse por su cuenta; la caché también sigue el comportamiento habitual de NFS, aunque los clientes GPU y SPDK pueden optar por no usarla.

Seguridad, hoja de ruta y cuestiones pendientes

La unidad debe verificar por sí misma los identificadores de usuario y grupo frente a los permisos de cada archivo, pero esos identificadores viajan dentro de los comandos y podrían falsificarse. FADU afirma que mitiga ese riesgo con capacidades emitidas por un servidor externo de autenticación y códigos calculados con una clave compartida entre ese servidor y la unidad, un mecanismo que no aparece detallado en el material técnico publicado.

FADU también planea añadir autenticación Kerberos y señala que las unidades de red pueden utilizar las protecciones estándar de NVMe-oF, con acceso limitado a anfitriones previamente aprobados. Para el cifrado, el FC6161 cuenta con soporte estándar TCG Opal para unidades de autocifrado; en cambio, la versión descrita aún no incluye funciones como listas de control de acceso, cuotas o instantáneas.

La falta de estado simplifica la arquitectura, pero no resuelve por sí sola todos los problemas de acceso concurrente, confianza y administración. La especificación de pNFS Flexible File Layout, RFC 8435, trata estos dispositivos como débilmente acoplados y no permite bloqueo obligatorio por rangos de bytes; el nivel de seguridad de referencia se asemeja a AUTH_SYS, en el que el servidor confía en los identificadores de usuario y grupo enviados por el cliente.

FADU afirma que la pérdida de energía se atiende mediante condensadores que permiten vaciar metadatos, el búfer de escritura y un registro de operaciones en curso. Tras reiniciarse, la unidad reproduce las operaciones incompletas y considera duradera una escritura una vez que confirma su recepción, aunque la empresa no detalló en el material público todas las características de manejo de fallos asociadas al producto.

La hoja de ruta prevé resultados con anfitrión PCIe 6.0 durante el primer trimestre de 2027, incluidas cifras de amplificación de escritura en hardware, y muestras para socios en el tercer trimestre de ese año. FADU describió las conversaciones con fabricantes OEM y ODM como tempranas, y espera ampliar la colaboración cuando pueda distribuir esas muestras.

Para finales de 2027, la compañía espera entregar a socios un diseño de referencia JBoF sin servidor anfitrión, construido sobre unidades FS-SSD, un conmutador PCIe y DPUs E1 de Xsight Labs o una NIC que gestione NVMe-oF. En su modelo, la arquitectura reduciría cerca del 42% el consumo de energía y alrededor del 57% el costo por servidor de 16 unidades, además de elevar la densidad de rack y reducir el costo total de propiedad a cinco años; esas cifras son proyecciones de FADU, no resultados independientes.

La empresa afirma que el acceso de GPU ya puede funcionar con GPUDirect Storage a través de un cliente de kernel y planea incorporarse al grupo Accelerated IO SIG, donde Nvidia abrió el código de cuFile, aunque indicó que no tiene participación directa con Nvidia. FADU todavía no presentó propuestas de estandarización, pero prevé iniciar conversaciones sobre comandos con semántica de archivo en NVM Express y OCP Storage; el siguiente paso decisivo será demostrar que el rendimiento y las garantías de seguridad se mantienen en hardware real.


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