先來看看西數(shù)的黑科技

Ultrastar DC ME200是一款基于Ultrastar SN200 SSD改進(jìn)的SSD，采用的是15nm MLC NAND，用的時(shí)候也需要軟件協(xié)助，來組成這套黑科技系統(tǒng)。

這套技術(shù)提供一套類似于內(nèi)存管理單元（MMU）的功能，而且將SSD和DRAM虛擬化成一個(gè)虛擬內(nèi)存池。

Ultastar_DC_ME200，既有2.5寸U.2盤，也有半高半長的卡

內(nèi)存管理單元（MMU）是干什么的呢？

內(nèi)存管理單元有時(shí)也稱作分頁內(nèi)存管理單元（英語：paged memory management unit，縮寫為PMMU）。它是一種負(fù)責(zé)處理中央處理器（CPU）的內(nèi)存訪問請(qǐng)求的計(jì)算機(jī)硬件。它的功能包括虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換（即虛擬內(nèi)存管理）、內(nèi)存保護(hù)、中央處理器高速緩存的控制，在較為簡單的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，負(fù)責(zé)總線的仲裁以及存儲(chǔ)體切換。

簡單而言，MMU就是將虛擬內(nèi)存地址轉(zhuǎn)換到物理內(nèi)存地址，虛擬地址空間比實(shí)際可用的DRAM要大，所需的塊（block）和頁（page）數(shù)據(jù)從SSD或者磁盤傳到內(nèi)存里。

所以，相比之下，當(dāng)請(qǐng)求的數(shù)據(jù)恰巧在DRAM里的話，CPU很快拿到數(shù)據(jù)，延遲會(huì)低一點(diǎn)，西數(shù)軟件實(shí)現(xiàn)的MMU能被用來擴(kuò)展DRAM內(nèi)存。

Ultrastar DC ME200對(duì)應(yīng)的軟件非常底層，在裸金屬之上的hypervisor層，無需應(yīng)用軟件做任何修改就能用到虛擬內(nèi)存池。

在西數(shù)虛擬內(nèi)存技術(shù)的幫助下，應(yīng)用程序在虛擬內(nèi)存中執(zhí)行，這比單單用DRAM內(nèi)存，從SSD或者磁盤中讀取數(shù)據(jù)效果要好的多。通過比較好的預(yù)測(cè)算法，可以得到近似于DRAM的性能表現(xiàn)。

比如：

跑在DRAM下的Memcached的性能與（4-8倍于DRAM容量的）ME200擴(kuò)展內(nèi)存的性能相當(dāng)（相當(dāng)于前者的85%-91%）；

跑在DRAM下的Redis數(shù)據(jù)庫的性能與（4倍于DRAM容量的）的擴(kuò)展內(nèi)存的性能相當(dāng)（相當(dāng)于前者的86%-94%）；

跑在DRAM下的MySQL的性能與（4-8倍于DRAM容量的）擴(kuò)展內(nèi)存性能相當(dāng)（相當(dāng)于前者的93%）；

西部數(shù)據(jù)的一位專家表示，用了ME200之后，1U或者2U的服務(wù)器能將內(nèi)存從原來的1.5TB擴(kuò)展到12TB（DRAM+NAND），內(nèi)存容量相當(dāng)于原來的8U服務(wù)器。實(shí)際情況可能會(huì)因人而異，不過，DRAM和NAND 1:8的配比應(yīng)該還不錯(cuò)。

西數(shù)的這一產(chǎn)品叫ME200，其中ME是Memory Expansion的縮寫，ME200的容量有三個(gè)規(guī)格1TiB，2TiB和4TiB。（注意內(nèi)存里計(jì)算的是TiB不是TB，1TB大約等于953GiB）

西數(shù)虛擬內(nèi)存 vs. 英特爾傲騰持久內(nèi)存

說到這里實(shí)在忍不住想說，西數(shù)的這個(gè)黑科技做的事兒跟英特爾傲騰太像了，西數(shù)的ME200的目標(biāo)應(yīng)用是Redis，Memcached，Apache Spark以及一些大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫等等占內(nèi)存的應(yīng)用。

西數(shù)表示，與傲騰相比，西數(shù)的產(chǎn)品的容量比基于3D Xpoint的傲騰要高三倍。西數(shù)的這位專家表示，還沒有看到傲騰特別明顯的性能優(yōu)勢(shì)。

中立觀點(diǎn)

有第三方分析人士指出，西數(shù)的新技術(shù)是否會(huì)取得市場上的成功還有待觀察。并且指出兩大關(guān)鍵點(diǎn)：一個(gè)是軟件的集成程度，在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)帶來的復(fù)雜性和可用性問題，另一個(gè)則是阿姆達(dá)爾定律（阿姆達(dá)爾定律指的是系統(tǒng)一個(gè)部分優(yōu)化之后獲得的性能提升的效果，如果系統(tǒng)某部分的性能沒有提升，則主要受制于系統(tǒng)沒改進(jìn)的部分）。

前者是所有系統(tǒng)軟件（驅(qū)動(dòng)、補(bǔ)丁之類的）產(chǎn)品都要解決的問題，后者是所有緩存產(chǎn)品都面臨的問題。

從技術(shù)的角度來看，利用非易失性存儲(chǔ)的密度和經(jīng)濟(jì)性是提升直接內(nèi)存訪問性能的最好的辦法，另外，同時(shí)增加每個(gè)插槽通道的數(shù)量也可改善內(nèi)存的訪問性能。

從市場發(fā)展來看，西部數(shù)據(jù)在NVMe SSD市場的表現(xiàn)已經(jīng)明顯落后于三星和英特爾，希望用NVMMe SSD來挽回一些局面。

譯者看法

無論是傲騰的持久內(nèi)存存儲(chǔ)還是西數(shù)基于ME200的SSD虛擬內(nèi)存技術(shù)，都是在NAND SSD（或者說磁盤）和DRAM之間加了一個(gè)存儲(chǔ)層，它比DRAM要慢，比SSD NAND（或者說磁盤）要快，將內(nèi)存可能會(huì)用到的數(shù)據(jù)緩存到這里，以供內(nèi)存使用，而不是讓內(nèi)存直接讀SSD（磁盤）里的數(shù)據(jù)，以此降低延遲，提升性能，提升內(nèi)存密集型應(yīng)用的體驗(yàn)，用相對(duì)廉價(jià)的SSD替代真正的昂貴的內(nèi)存。

比較有挑戰(zhàn)性的是決定數(shù)據(jù)放到哪兒的這套算法。就像操作系統(tǒng)和編程語言的內(nèi)存管理系統(tǒng)一樣，有的編程語言提供了自動(dòng)化的內(nèi)存處理比如Java，垃圾回收機(jī)制決定內(nèi)存什么時(shí)候被回收，而介于內(nèi)存和硬盤之間的這一層決定什么數(shù)據(jù)放在內(nèi)存，什么數(shù)據(jù)放在兩者之間。

在做法上，這其實(shí)跟Linux的swap分區(qū)，Windows的虛擬內(nèi)存的定位也有些相似，都是因?yàn)閮?nèi)存不夠用，用硬盤來頂。Linux為了提高讀寫效率，用swap去緩存內(nèi)存中放不下的數(shù)據(jù)，Windows也是類似的道理，這一部分就是swap區(qū)。

不得不說，實(shí)現(xiàn)原理上無論是西數(shù)的黑科技還是英特爾的傲騰，都有幾分類似，英特爾的持久內(nèi)存存儲(chǔ)插在內(nèi)存條上的，西數(shù)的實(shí)現(xiàn)則是走NVMe協(xié)議，英特爾基于獨(dú)有（美光也有類似）的3D Xpoint技術(shù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)原有硬件架構(gòu)的顛覆性更大，相對(duì)而言，西數(shù)的實(shí)現(xiàn)更平滑，基于MLC的實(shí)現(xiàn)總歸比DRAM要便宜。

從實(shí)現(xiàn)路徑來看，一個(gè)在SSD側(cè)下手，一個(gè)在內(nèi)存槽側(cè)下手，殊途同歸，究竟是處理器霸主能獲得更多支持，還是硬盤巨頭能建立生態(tài)呢？抑或兩者共存？

其實(shí)，相對(duì)而言，西數(shù)的實(shí)現(xiàn)更容易獲得支持，沒有門檻和壁壘，相比之下，英特爾自成一派的做法能否成功還有待觀察。

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