3D xpoint dimmer og bygger broen mellem computer og opbevaring

På Storage Visions-konferencen forud for CES denne uge talte et antal talere om, hvordan lagring og computere kommer tættere sammen, med konsekvenser for både systemdesign og softwareoprettelse.

Jeg blev især fascineret af emnet "hukommelse i lagerklasse" eller "vedvarende hukommelse", som udfylder kløften mellem konventionel hukommelse (som er meget hurtig, men mister information, når den er slukket) og konventionel opbevaring (hvad enten diskdrev eller NAND-flash-baserede SSD'er; som er ikke-flygtige men meget langsommere).

Dette område har modtaget en masse opmærksomhed for nylig med produkter som NVDIMM'er (typisk pakker med batteri-sikkerhedskopieret DRAM og NAND) og nye teknologier, såsom Intel og Microns 3D XPoint-hukommelse. Ved en hovedtaler på konferencen holdt Bev Crair, VP og General Manager for Intels lagergruppe, en 512 MB DIMM fra 3D XPoint-hukommelsen, hvilket var første gang, jeg har set den vises.

3D XPoint DIMM

Crair sagde, at brug af sådanne DIMM'er, 2-socket-systemer snart vil være i stand til at få op til 6 TB 3D XPoint-lagring, hvilket giver enorme fordele i en række forskellige applikationer. Hun sagde, at dette ville sendes et stykke tid efter levering af 3D XPoint SSD'er, som er lovet til senere på året. Hun gentog tidligere meddelelser om, at disse 3D XPoint SDD'er, som Intel vil sælge under Optane-mærket, ville tilbyde en forbedring af 5 til 7x ydeevne i forhold til dagens hurtigste SSD'er.

For virkelig at få den maksimale ydeevne fra 3D XPoint DIMM'er bemærkede hun, at det kræver softwaredrivere og platforme, der virkelig understøtter platformen. Hun fremhævede specifikt det arbejde, Intel udfører for sin næste generations serverplatform og softwaredrivere, der oprettes til både Windows og Linux.

Dette gentog et tema fra mange præsentanter, at hele vores måde at tænke på computing vil ændre sig med vedtagelsen af ​​lagerklassehukommelse. I en anden hovedtaler på konferencen forklarede Rob Peglar fra Micron, hvordan den stigende brug af vedvarende hukommelse, hvad enten 3D NAND eller ting som 3D XPoint-hukommelse, vil medføre en ændring i måden, vi udvikler applikationer til servere på.

3D Server Storage Micron

Peglar forklarede, hvordan der i den traditionelle computermodel var en enorm straf (op til 100.000 gange forskellen) ved at få adgang til DRAM, som kan tage omkring 100 nanosekunder (ns) og adgang til SATA-diskdrev, som kan tage 10 millisekunder (ms).

Dette har ændret sig med tilføjelsen af ​​NAND flash-baserede solid state drev (SSD'er), som kan fås adgang til via en SATA-forbindelse ved 100 mikrosekunder og over PCIe-forbindelser ved 10 mikrosekunder. Derudover ser vi nu flere ikke-flygtige DIMM'er, som har en tendens til at kombinere batteribacket DRAM med NAND, og ​​disse er ofte tilgængelige på ca. 125n nær DRAM-hastighed. Forskellen nu mellem PCIe og NVDIMM kan være så lidt som 80 gange.

I fremtiden forventer han, at en fremtidig ikke-flygtig hukommelse, såsom 3D XPoint, skal nås på ca. 500 ns via en hukommelse eller PCIe-forbindelse. Forskellen mellem det og et flashdrev kan være så lidt som 20 gange.

Som et resultat, sagde han, skal den måde, vi har skrevet programmer på - til at flytte data ind og ud af hukommelsen og håndtere den store forskel mellem hukommelse og opbevaring, ændre sig. Hvordan dette vil ske, blev behandlet under et panel, der fulgte.

På dette panel forklarede Andy Rudoff fra Intel, hvordan vi i det lange løb ønsker "byte-adresserbar" lagring, i modsætning til den måde, vi i øjeblikket ser på lager, med hensyn til blokke på et drev. Doug Voigt fra HP Enterprise forklarede, at SNIA allerede har oprettet en programmeringsmodel til ikke-flygtig hukommelse, skønt der er mange problemer, og det "er ikke så ligetil, som det ser ud til."

Microsofts Jim Pinkerton forklarede, hvordan virksomheden har oprettet nye drivere til lagerklassehukommelse (SCM), idet de sagde, at de traditionelle SCSI-grænseflader var alt for langsomme. Virksomheden har bygget en ny SCM Bus Driver og en SCM Disk Driver, som vil være en del af en snart frigivet Windows Server 2016 Technical Preview. Han bemærkede, at dette giver mulighed for blokering eller direkte adgangslagring (hvad andre kaldte byte-tilgængelig lagerplads), med en bestemmelse foretaget på formattidspunktet. Blokering bevarer kompatibilitet bagud, mens lageradgang med direkte adgang giver den laveste forsinkelse.

Han sagde, at en demo med HPE sidst på året på en SQL-database med NVDIMM'er, det forudsagde en forbedring på 12 procent i gennemstrømning og et 52-procentigt fald i latenstid, når bare en lille mængde vedvarende hukommelse blev brugt; og med en simulering, når det hele blev lagt på en lagerklassehukommelse, kunne det vise en forbedring af 53 procent i gennemstrømning og en reduktion af latenstid på 82 procent.

Men Pinkerton anerkendte begrænsningerne i denne tilgang. Opbevaring med direkte adgang omgår operativsystemet og alle de funktioner, det tilbyder til databeskyttelse, og alt dette fungerer på en enkelt knude i dag, ikke over et netværk, hvilket giver "pålidelig opbevaring, ikke tilgængelig opbevaring."

Senere sagde Peglar, at Micron samarbejdede med enhver større udbyder af operativsystemer og hypervisorer om at løse disse problemer.

Rob Davis fra Mellanox Technology forklarede, hvor vedvarende hukommelse har brug for et stof med høj ydeevne, og sagde, at hans firma arbejdede på løsninger til NAND-baserede SSD'er, men der var stadig behov for ændringer i de lave softwarestacks, der kontrollerer opbevaring.