盡管英特爾傲騰技術在速度上無法完全與DRAM匹敵,但其持久性的獨特優(yōu)勢——在無需供電的情況下依然可以保持數(shù)據(jù)的存續(xù)狀態(tài),對于企業(yè)級系統(tǒng)來說十分難能可貴。
幾年前,一種新型內存開始進入市場。自2012年以來,英特爾便一直在開發(fā)這項技術——也就是如今我們所熟知的英特爾傲騰技術。傲騰技術在多個方面實現(xiàn)了技術進步,并最終成為了一種“非易失性內存”,并實現(xiàn)了幾乎與易失性工作內存(動態(tài)隨機存取存儲器DRAM)一樣快的速度,且同時能在斷電時保留數(shù)據(jù)。相比之下,DRAM只能在通電狀態(tài)下保持“正常運轉”。
盡管傲騰在速度上無法完全與DRAM匹敵,但它具有“持久性”的優(yōu)勢。也就是說,傲騰在無需通電的情況下即可保持數(shù)據(jù)的存續(xù)狀態(tài)。持久性一般與磁性相關,硬盤驅動器和磁帶利用磁場,將位置設置為1或0。目前市場上的大多數(shù)固態(tài)盤都使用“通過改變電壓狀態(tài)來改變位數(shù)值”的技術。而傲騰技術可以通過改變電阻來實現(xiàn)一次位翻轉,且這個過程更加高效。與DRAM架構一樣,這種位尋址能力允許隨機訪問,這使得傲騰在速度上比當前的固態(tài)盤更有優(yōu)勢,因為固態(tài)盤需要在數(shù)據(jù)塊內讀取和寫入。
傲騰的價格介于速度較快、易失性的·DRAM和速度較慢、在固態(tài)盤中使用的具有持久性的NAND模塊之間。從某種意義上講,傲騰是一種混合方案——與其說是技術上的混合,不如說是功能上的混合。
處于DRAM和NAND之間的系統(tǒng)
從市場的角度來看,這種技術特性和經(jīng)濟效益的結合使得傲騰能夠插入DRAM和NAND之間的內存/存儲池中。它很好地滿足了用戶對性價比的需求,有助于在距離越來越遠的數(shù)據(jù)池之間流暢地傳輸數(shù)據(jù)。同時,傲騰為昂貴的DRAM提供了一種低成本替代方案,讓用戶能夠以同樣的價格獲得更大的內存,以及性能表現(xiàn)更快的固態(tài)盤,從而在速度較慢的NAND存儲前充當快速存儲緩存。因此,傲騰填補了高速、昂貴的DRAM與便宜、較慢的NAND之間的存儲空白。
如果說速度最快、價格最昂貴的內存緊挨著中央處理器(CPU),那么速度最慢、最便宜的內存就離中央處理器非常遠了。
存儲架構的最外層的是老式、可靠卻廉價,為幾乎不需要立即訪問的大規(guī)模存儲而設計的磁帶層。接下一層是傳統(tǒng)磁性硬盤驅動器——它們雖然速度慢,但容量大且便宜,適合長期存儲。如果不趕時間的話,從這里讀取數(shù)據(jù)相對容易。再往里一層是基于NAND的傳統(tǒng)固態(tài)硬盤,它更快、更昂貴,可以開始參與近乎實時的分析。如今,固態(tài)硬盤已經(jīng)擺脫了之前存儲接口標準SATA的通信約束,后者雖然在當時速度很快,但現(xiàn)在已成為瓶頸。當今的固態(tài)硬盤充分利用非易失性內存主機控制器接口規(guī)范(NVMe)標準,該標準比系統(tǒng)中除處理器-內存鏈路以外的任何連接都快。
然后就是傲騰層了,它實際上有兩層,具體取決于設備。
基于傲騰技術、使用快速NVMe通道的固態(tài)盤在功能上超過基于NAND的固態(tài)盤。憑借如此高的性能水平,傲騰固態(tài)盤可通過快速緩存或高速存儲層大大加快數(shù)據(jù)訪問。在聯(lián)機事務處理(OLTP)系統(tǒng)中,由于使用者需要的數(shù)據(jù)集大于內存容量,因此這一特性尤其重要。
同樣值得一提的還有傲騰驅動器的耐用性。傲騰的使用壽命是高端企業(yè)級NAND固態(tài)硬盤的20倍,因此可以執(zhí)行更多的讀寫操作,憑借這一優(yōu)勢,傲騰成為了快速緩存的理想之選,因為它需要不斷的進行大量的操作。這種耐用性的另一個好處就是能夠減少緩存層的大小,因為傲騰不需要NAND存儲所需的超高規(guī)格配置。
再往里一層,借助內存與處理器共享的專用高速連接,即內存總線,基于傲騰技術的內存模塊可參與和處理器更緊密關聯(lián)的操作。憑借這種額外性能,傲騰內存可以擴展DRAM的容量,支持一些更具挑戰(zhàn)性的數(shù)據(jù)分析問題,例如在SAPHANA或甲骨文等大型內存數(shù)據(jù)庫中進行的實時分析與人工智能等工作負載。
傲騰內存的另一個優(yōu)勢是其持久性。有人可能會問:如果只有在緊急情況下才能凸顯價值,那么追求持久性到底意義何在?換句話說,如果可以保持不斷電,是不是就沒有必要追求持久性了?畢竟,DRAM不具備持久性,許多實時分析程序在主內存中可以運行得很好。這種情況下,我們的答案是:持久性內存還有另一個性能優(yōu)勢,那就是即使為了防止斷電情況的發(fā)生,系統(tǒng)也不必花時間卸載和保存必須復制的重要數(shù)據(jù)。因為非易失性內存可以跳過這一步——即使斷電,數(shù)據(jù)也會得以保留。盡管在市場上仍算初出茅廬,傲騰持久內存產(chǎn)品已經(jīng)為自己贏得了一項創(chuàng)新大獎,并創(chuàng)造了一項全新的性能記錄。
選擇傲騰,就是選擇低延遲
說起傲騰,就不能不提“延遲”這一話題。傲騰一個極為亮眼的優(yōu)點就是低延遲。如果說速度衡量的是數(shù)據(jù)通過通道的速度,那么延遲就指的是在發(fā)出接收數(shù)據(jù)請求后需要等待的時長,實質上也就是數(shù)據(jù)請求的啟動時間。憑借其位尋址能力,傲騰可以在幾乎零延遲的條件下發(fā)送任何大小的數(shù)據(jù)請求。而在發(fā)出大量小型數(shù)據(jù)請求時,這一優(yōu)勢就尤其重要。
眾所周知,在基于NAND的固態(tài)硬盤中只能做到按塊尋址數(shù)據(jù),因此這種類型的模式很快就會使系統(tǒng)的響應能力不堪重負。相比之下,傲騰固態(tài)盤即使在繁重的寫入負載下,仍可提供一致的超低讀取延遲,而這種可預測性將有助于提高服務質量與水平。
再往里一層就是DRAM層。如前所述,DRAM雖然速度很快,但價格昂貴且數(shù)據(jù)易失。從某種程度來說,它的速度受到內存總線的限制,盡管非???,但這不是最終呈現(xiàn)的速度。因為還有數(shù)層直接位于處理器裸片上。這些層是緩存級別,最多有三個,用于存儲處理器計算的臨時結果。相對而言,緩存的容量較小,速度更快,價格更高,而且它們在處理其設計中的尺寸是固定不變的,這在制造過程中就已敲定。
換一種方式來看,由不同層級組成的內存/存儲架構與“金字塔”類似,這樣能清晰、形象地展現(xiàn)每一層大小的概念。底部是最大、最慢、每字節(jié)成本最小的存儲。在每一個層級上,數(shù)量在依次減少,但成本和性能卻依次上升。
從現(xiàn)有的存儲元素來看,數(shù)據(jù)可在金字塔中上下遷移,但具體則取決于其需要即時計算的程度。英特爾開發(fā)的工具可幫助軟件工程師以最佳方式來管理數(shù)據(jù)位置。
傲騰可以極大提高大型磁存儲陣列的性能,SAPHANA就是其中一個典型案例。英特爾高管表示,客戶非??粗匕硫v的可預測性能,該性能可以為每次交易提供高質量服務。
在由軟件來配置虛擬化、計算、網(wǎng)絡和存儲子系統(tǒng)的超融合系統(tǒng)中,傲騰在更快的內存與更慢的磁存儲之間提供一個重要連接,從而能夠在突破系統(tǒng)瓶頸的同時增加虛擬機密度。
如前所述,最能充分利用這種平滑的內存和存儲層級結構的應用,便是由結構化和非結構化的混合元素所組成的大型數(shù)據(jù)庫的內存分析。如今,這種應用主要集中在大型云服務提供商和大規(guī)模企業(yè)當中,這些機構擁有足夠大的規(guī)模來獲得最大收益。同時,一些規(guī)模較大的企業(yè)客戶也可以從中受益。但某些時候,服務提供商也能夠為規(guī)模較小的客戶提供服務。
眾多大型硬件OEM廠商都在其融合產(chǎn)品中采用傲騰技術。例如,戴爾最高端的VxRail超融合基礎設施產(chǎn)品就同時應用了傲騰持久內存和傲騰固態(tài)盤。
盡管傲騰在市場應用中仍處于早期,但傲騰增強型系統(tǒng)的大規(guī)模推廣前景不容小覷。無論企業(yè)規(guī)模大小,越來越多的企業(yè)都需要從海量實時數(shù)據(jù)中獲取洞察,對于那些本身無法創(chuàng)建和管理這種超融合系統(tǒng)的企業(yè)則需要服務提供商的加持。
RogerKay供職于PUND-IT研究公司,長期擔任獨立IT分析師。
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