Optane Terrible

Почему Intel Optane 900P не вызвал покупательского ажиотажа и рискует быть отвергнутым? Ответ на этот вопрос постараемся найти, анализируя особенности реализации этого устройства и его места в экосистеме хранения данных персонального компьютера.

Обмен с внешними запоминающими устройствами осуществляется блоками по 512 байт (возможны варианты). Optane, как способ хранения данных с использованием технологии 3D XPoint, может выполнять обмен байтами. Приблизительно так же, как и оперативная память. Модель 900P не оснащена такой функциональностью. Она, как и все обычные NAND-накопители, поддерживает блочный обмен. Вот первая причина, почему сравнительное тестирование не может вывести Optane в топ рейтингов.

Итак, передовые возможности физического носителя информации – микросхем памяти Intel Optane – оказались в «прокрустовом ложе» архитектуры блочного хранения данных. Преодолеть это препятствие могло бы размещение запоминающей матрицы в адресном пространстве платформы.

Благо дело, для этого есть все предпосылки: компания Intel предложила использовать концепцию «прямого доступа» — Direct Access (DAX), которая предполагает стереть границы между оперативной памятью и устройствами хранения данных. При этом запоминающая матрица накопителя (будь то NAND или новомодный Optane) размещается непосредственно в адресном пространстве процессора.

Как правило, технологию DAX ассоциируют с энергонезависимыми модулями памяти NVDIMM, вместе с тем, ничто не мешает накопителю с PCIe-интерфейсом (или U.2, основанном на PCI Express) поддерживать прямо адресуемые диапазоны памяти. Несколько проигрывая, конечно же, архитектуре NVDIMM по скорости доступа.

Благодать DAX на Intel Optane 900P не распространяется — и это вторая причина, по которой пользователи бегут покупать SSD-накопители серии Samsung 850 EVO. Хотя, если сравнить их с 900P, то одним из очевидных различий будет отсутствие Volatile Write Cache у накопителей Intel Optane. Здесь снова первую скрипку играет адресация на уровне байтов, но в данном контексте она только упрощает обмен с платформой, снимая с встроенного mass storage контроллера обязанности поддерживать блочную структуру NAND.

Это означает, что время выполнения записи в запоминающую матрицу существенно сокращается и устраняется потребность в продолжительном хранении данных, подлежащих отложенной записи, что в свою очередь сокращает круг обязанностей ОС, драйверов и UEFI BIOS. Платформа становится толерантной к внезапному отключению питания и другим аварийным ситуациям: беспокоиться о сохранности информации незачем.

Заметим, что сказанное вовсе не означает полное отсутствие какой-либо буферизации данных, тем более не означает отсутствие встроенного ОЗУ накопителя. Его функция не сводится исключительно к буферизации потоков чтения и записи — встроенный контролер выполняет собственную микропрограмму, оперирующую с собственным запоминающим устройством.

Ирония судьбы в том, что микросхема Flash ROM, хранящая код UEFI BIOS в адресном пространстве процессора — это тоже своеобразная реализация DAX.

Еще одно очевидное применение Intel Optane 900P — подставить плечо операционной системе в трудные минуты активного свопинга. Доступ к файлу подкачки в ресурсоемких приложениях вполне способен решить проблему «бутылочного горлышка» благодаря сверхнизкой латентности 3D XPoint. Насколько эффективно?

Экскурс в технологические подробности адресации в защищенном режиме работы процессора (CPU Protected Mode) дает нам 4 килобайта, как значение гранулярности оперативной памяти. Накладные расходы на выгрузку в своп таких страниц выглядит расточительством: в силу быстрого выполнения команд чтения и записи устройствами Intel Optane это станет основной причиной задержек и нивелирует скоростные преимущества новых накопителей.

Отцы-основатели персональной платформы дали нам шикарный инструмент — «большие страницы памяти» (huge pages) для минимизации процессорных ресурсов в обслуживании виртуальной памяти. В 64-битной архитектуре x86 размер «huge pages» составляет, по минимуму, два мегабайта. Неплохо?

Увы! Приложения могут использовать 2МБ виртуальные страницы для своих нужд, но только не для свопинга. Так Optane в очередной раз оказывается не у дел. Где же его незаурядные характеристики могут стать убойным аргументом? На сегодня видится только одно бесспорное поле для приложения талантов 900P — хранилище временных баз данных.

Итого
Даже в заведомо проигрышных для себя условиях Intel Optane 900P демонстрирует свое преимущество над классической архитектурой твердотельных дисков. В подтверждение можно привести слова технического директора Aerospike:
«Тесты этого устройства показали, что его производительность не ухудшается под прессингом операций записи. Латентность чтения NAND-накопителей, когда выполняется массовая выгрузка данных на диск (обычно, в приложениях front-edge и/или microservice), становится реальностью, порождая в среднем миллисекундные задержки. Optane такого себе не позволяет».

Хотя приведенная цитата относится к старшей модели Intel DC P4800X, к оценке специалиста все же стоит прислушаться.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365