`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

+99
голосов

Между оперативной обработкой данных и их длительным хранением всегда стоял барьер — разграничение пространства памяти: по одну сторону — энергозависимая (volatile) DRAM, по другую — постоянные (non-volatile) накопители, какие получатся.

DRAM работает с данными очень быстро, побитово обращаясь к каждой ячейке. Но только пока подается питание. Транзакции баз данных считаются законченными после попадания на постоянное запоминающее устройство, HDD или SSD. А они адресуются поблочно, через дополнительные интерфейсы SATA/SAS/NVMe. Это всегда медленнее — за счет интерфейсов и накладных расходов на преобразования и группировку данных. Есть компромиссные решения, с кэшированием в RAM части данных, но и кэширование расходует ресурсы.

Выход нового продукта Intel Optane DC Persistent Memory (Optane DCPMM) кардинально и навсегда меняет транспортировку данных между CPU и постоянными запоминающими устройствами. Глазами Intel пирамида хранения теперь выглядит так:

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Почти так же быстро, как RAM

Optane DCPMM — почти такая же быстрая память, как RAM, но энергонезависимая. В ее основе лежит откатанная технология Intel Optane, знакомая пользователям по SSD с интерфейсом NVMe, с невероятно низкой латентностью на коротких очередях.

Внешне модули Optane DCPMM выглядят как DIMM и подключаются напрямую к CPU как модули памяти DRAM DIMM, в те же посадочные места. Емкость модулей — в разы выше: заявлены планки на 128GB, 256GB и 512GB.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Подключение по широкой и короткой шине без дополнительных интерфейсов экономит ресурсы на преобразование и уменьшает задержки обращения.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

DIMM-исполнение упрощает компоновку: не нужны дополнительные микросхемы /колодки / переходники / кабели /карманы. Выше плотность ресурсов на сервер.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Optane DCPMM поддерживаются вторым поколением процессоров Intel Xeon Scalable. К каждому CPU можно подключить до 6 таких модулей. В двухпроцессорном сервере 12 модулей дадут до 512 МБ х 12 = 6 ТБ сверхбыстрой постоянной памяти.

Кто получит выгоду?

Для эффективного использования любого инструмента необходимо понимание, где он уместен. По своим характеристикам Optane DCPMM занимает промежуточное положение между емкими хранилищами, доступными по интерфейсам NVMe/SAS/SATA, и быстрой (но энергозависимой) памятью DRAM. Optane DCPMM почти в 10 раз медленнее чем DRAM, но в 10 раз быстрее Optane DC SSD.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Есть два базовых сценария использования Optane DCPMM: Memory mode и App direct mode.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Memory mode позволяет довольно обширному классу задач получить преимущества от Optane DCPMM прямо сейчас. Для операционных систем, где такая возможность поддерживается, ничего предпринимать не надо: Optane DCPMM в этом режиме работает похожим на обычную DRAM образом, управляется ее контроллером и видятся как дополнительная RAM. Приложения получают дополнительный ресурс памяти (+ 3TB на каждый CPU), который распределяет ОС.

При этом бит «постоянной памяти» сбрасывается на каждом цикле обновления питания — записанные в Optane DCPMM данные являются по своей сути «временными», не на «постоянном хранении». Как следствие — эти данные нуждаются во внешнем «постоянном запоминающем устройстве» на SSD или HDD. Сохраняются и все накладные затраты на запись транзакций на «постоянный носитель» и поддержание когерентности кэша.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Такой режим работы подойдет для кэширования SQL Cache очень больших баз данных, под хранилище индексов для поисковых движков, кэш картинок. Это будет всегда дешевле, чем сравнимый объем RAM с использованием DIMM или LR DIMM. И это будет заметно быстрее обращения к NVMe SSD.

Да, на физическом уровне Optane DCPMM медленнее, чем DRAM. Но DRAM к одному процессору можно подключить максимум 1.5TB (и то только дорогими LR DIMM), а Optane DCPMM — до 3TB на CPU (6TB на двухпроцессорный сервер). Intel рекомендует соотношение DRAM к Optane DCPMM 1:4 — к примеру, к 32GB DRAM добавлять 128GB Optane DCPMM.

Если говорить о ценах, то, опираясь на данные сайта с сайта http://www.shopblt.com (на момент написания материала), можно составить картинку ориентировочных цен:

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Видим, что текущие цены на младшую линейку Intel Optane DC Persistent Memory 128GB чуть ниже стоимости 128GB RAM, набранного планками по 32GB DIMM, с тенденцией на снижение стоимости 128GB Optane DCPMM.

Куда более интересен cценарий App Direct Mode. Есть два варианта:

  • Прямая работа приложения с Optane DCPMM (требует поддержки со стороны приложения)

  • Использование Optane DCPMM как очень быстрого диска.

Режим прямой работы — основной в задаче увеличения производительности системы, в первую очередь, записи транзакций. В нем Optane DCPMM сохраняет байт-адресацию и кэш-когерентность (как и RAM), поддерживает режимы работы DMA и RDMA. При этом уже может использоваться приложением как «постоянная память». Получается, что приложение работает напрямую с постоянной памятью, но со скоростью RAM.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

При этом не нужно поддерживать весь логический и физический стек протоколов обращения к дискам (NVMe/SAS), что существенно сокращает накладные расходы в системе. Не нужно поддерживать когерентность данных в «быстрой» памяти и на удаленном «постоянном хранилище», что сильно снижает транзакционные задержки записи. Почти идеал с точки зрения производительности хранения в базах данных.

Но!

Режиму прямой работы нужна поддержка со стороны приложения. Пока разработчики критичных приложений не модифицируют код, на долю Optane DCPMM остается сценарий Memory mode. Или «план Б» — по сути, аналогичный организации RAM drive. Мы и раньше могли размещать данные в оперативной памяти, в быстром доступе, но зависели от энергоснабжения. Теперь все то же самое можно делать в энергонезависимой памяти. Поддержку всего необходимого стека протоколов обеспечивает специализированный драйвер NVDIMM. При этом Optane DCPMM работает в режиме блочного доступа, с использованием традиционных инструкций чтения и записи, совместимым с текущими файловыми системами (и даже требует выбора блока в 512B или 4KB). Повышаем производительность, получаем ниже латентность и выше устойчивость хранилища против классических SSD Enterprise-класса.

Intel Optane DC Persistent Memory — революция на поле памяти

Революция в хранении?

Intel Optane DC Persistent Memory по сути открывает новую эру на массовом серверном рынке. Это решение позволяет в транзакционных и высоконагруженных системах отказаться от традиционных накопителей SSD и HDD. Предоставленное Optane DCPMM пространство в Mixed mode может распределяться частично под «RAM», частично под нужды умеющих работать с такой постоянной памятью приложений или RAM Drive. В системе больше не нужны выделенные «устройства хранения», что существенно повышает степень интеграции.

А что же с большими объемами данных? В компонуемой инфраструктуре они будут храниться в программно-определяемых агрегатах накопителей, с интерфейсом NVMe и блочным сетевым обращением.


Вы можете подписаться на наш Telegram-канал для получения наиболее интересной информации

+99
голосов

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT