從CPU核數(shù)的提升和內存容量提升的趨勢來看,內存的發(fā)展步伐出現(xiàn)了明顯放緩的趨勢,以前的內存容量大概每三年翻一番,而現(xiàn)在大概是四年翻一番。不僅如此,從一臺服務器的成本構成來看,內存的成本越來越高,甚至有時候能占到服務器整體成本的一半,內存不僅容量提升困難,成本也越來越高。
從工作負載密度來看,包括HCI超融合、AI、高性能計算以及數(shù)據(jù)庫等場景,工作負載密度都是在增加的,用戶對于計算的需求也是在快速增長,遺憾的是,在技術不斷演進的過程中,NAND存儲單位容量的性能在不可避免地越來越低,這與不斷增加的工作負載完全相反,于是,在系統(tǒng)中,NAND SSD往往會成為性能瓶頸。
英特爾傲騰作為一種創(chuàng)新的解決方案,憑借四大技術特性,構建了DRAM和內存之間的存儲層級,與DRAM內存相比,它具有非易失性,掉電之后也不會丟失數(shù)據(jù)。
與NAND SSD相比,傲騰還支持字節(jié)尋址,可以每次只訪問部分字節(jié),而不是像硬盤需要訪問512字節(jié)或者4KB那么多,有效減少了寫放大,同時,傲騰支持的就地寫入,從而省去了垃圾回收機制,最后,配合低延遲的特性,最終讓傲騰的性能表現(xiàn)遠超普通NAND SSD。
英特爾傲騰提供傲騰持久內存作為內存方案,同時提供傲騰企業(yè)級SSD作為性能更強的SSD。
如上圖,傲騰持久內存方案中,DRAM作為性能層,傲騰持久內存用作容量層,傲騰持久內存通過DDR總線連接到CPU,支持以DRAM的性能來訪問數(shù)據(jù),與經(jīng)典的DRAM所不同的是,這種內存方案的具備持久性、更具經(jīng)濟性,每個DIMM最多可提供512 GB容量,這種方案典型的使用場景包括像SAP HANA的內存計算方案,特別是針對大數(shù)據(jù)集的內存解決方案。
當作為存儲來用的時候,其實又分成兩種方式,第一種,傲騰持久內存被當做3D NAND SSD的性能層來用,用于加速性能。憑借英特爾傲騰持久內存的非易失性和性能優(yōu)勢,能打造成本更合理的、具備性能和容量優(yōu)勢的存儲方案。作為典型的使用案例,甲骨文將這種方案用在了Exadata數(shù)據(jù)庫一體機Machine X8M上。
第二種用法中,把英特爾傲騰SSD用作性能層存儲,而把NAND SSD用作容量層,傲騰SSD的壽命更長,性能更高,非常適合充當寫緩沖、存儲緩存,可以起到很好的加速存儲作用。作為英特爾合作伙伴的Vast Data就以這種方式使用傲騰,對外提供HPC即服務的方案
隨著第三代至強可擴展處理器發(fā)布的還有新一代傲騰持久內存——Optane Persistent Memory 200系列,傲騰持久內存的提升非常明顯,就是容量更大,性能更高,更安全。
與上一代100系列相比,200系列的帶寬提升了32%,容量方面,可為每一路服務器提供高達6TB的總內存。從性價比來看,200系列傲騰持久內存能將運行每臺虛擬機的成本降低25%。
傲騰持久內存有兩種操作模式,一種叫做內存模式,在這種情況下,傲騰也具有內存一樣的易失性,與DRAM構成內存池,DRAM作為高頻熱數(shù)據(jù)的緩存,用戶無需對應用做任何修改就可以直接啟用這種模式。
另一種模式是App Direct模式,這種模式下傲騰具有非易失性,需要低延遲同時不需要永久存儲的數(shù)據(jù)可以放在DRAM上。需要持久存儲或者結構化存儲的大量數(shù)據(jù)適合放在傲騰數(shù)據(jù)中心持久內存上。如果想讓內存中的數(shù)據(jù)持久化,那么肯定就得選App Direct模式了。
App Direct模式其實還有一個變種叫Storage over AD,這種模式中傲騰持久內存仍舊保持非易失性,這是一種NVDIMM方案,插在DIMM插槽上的存儲,這種模式要求操作系統(tǒng)提供NVDIMM驅動,而且,無需修改應用就可以直接用。值得一提的是,它支持塊尋址而非字節(jié)尋址。
2020年,英特爾還發(fā)布了第二代傲騰SSD P5800X系列,號稱是全球最快的SSD。P5800X與上代相比,性能提升了近四倍,延遲降低了一半。與英特爾自家最快的NAND SSD相比,P5800X的延遲低了13倍,QoS高了66倍,IOPS/GB的性能是27倍,耐久性是33倍。
在系統(tǒng)架構中,傲騰SSD主要是配合NAND SSD使用,作為NAND SSD的加速層,具體用法上有三種:加速(accelerating),緩存(caching)和分層(tiering)。在optane上加快系統(tǒng)性能,例如與TOC解決方案相比,可將延遲降低70%。
用作加速時,傲騰SSD上存放大量元數(shù)據(jù)(Metadata),與單純使用TLC相比,能降低70%的延遲。用作緩存時,能大幅提高應用性能,比如在VMware vSAN集群里使用,能將支撐的虛擬機數(shù)量提高60%。分層也非常好理解,熱數(shù)據(jù)先放在傲騰SSD上,數(shù)據(jù)變冷之后則遷移到NAND SSD上,這種方案能將延遲降低50%,同時降低TCO。
有人可能會問,到底是誰在用英特爾傲騰呢?
其實,英特爾傲騰多用在數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)比較多的場景,比如數(shù)據(jù)庫、高級分析(包括AI)、云計算、HPC以及存儲系統(tǒng)方面,用戶覆蓋包括云服務商、金融行業(yè)、醫(yī)療健康、政府、能源運輸?shù)榷鄠€行業(yè),全球許多大型知名企業(yè)都用上了傲騰。
據(jù)了解,《財富》 世界500強中有200多家已部署英特爾傲騰持久內存,其中,企業(yè)客戶占比最多,達到了40%,其次是云服務提供商占13%,金融服務領域占12%。《財富》 世界500強公司中的80多家都部署了英特爾傲騰固態(tài)硬盤,其中,云服務提供商占24%,企業(yè)占17%。
上圖中還提到,傲騰的POC轉化率非常高,也就是說,只要是做了PoC的企業(yè),大部分都成了傲騰的用戶,用戶對于傲騰價值的認可度還是非常高的。
從應用類型來看,傲騰持久內存最常見的應用就是內存數(shù)據(jù)庫(IMDB),占比達37%,其次是AI和數(shù)據(jù)分析應用。傲騰SSD的最典型場景是定制化場景,占到了27%,vSAN的場景占到了21%,然后是云服務商以及數(shù)據(jù)庫這類應用。
John Withers謝偉中在演講環(huán)節(jié)還特別提到了傲騰為虛擬化基礎架構帶來的客戶價值,以中國用戶更熟悉的燕京啤酒為例,燕京啤酒使用了傲騰持久內存和傲騰SSD兩種方案,在傲騰持久內存的幫助下,超融合方案可以支撐更多的虛擬機,在傲騰SSD幫助下,提高了存儲的性能并降低了延遲。
Kristie Mann在博客中也提到了另外三個新的案例。
凱克薩銀行(CaixaBank)是西班牙著名的金融服務公司,他們在未來業(yè)務發(fā)展特別看重分析能力。 凱克薩銀行有20%的交易都是在移動端完成的,業(yè)務形態(tài)正在向金融服務的數(shù)字化轉型,同時,基于對多渠道的客戶數(shù)據(jù)進行分析創(chuàng)建新的商業(yè)模式。
為了實現(xiàn)這些目標,凱克薩銀行部署了一個Oracle Exadata大數(shù)據(jù)解決方案,該方案使用了英特爾至強處理器和英特爾傲騰持久內存。這套方案在存儲層中采用持久內存,可加快密集型數(shù)據(jù)分析,并提供實時響應能力,從而獲得更具可操作性的客戶洞察。
為了更好了解新冠病毒的傳播方式和對患者的影響,美國醫(yī)療機構Mercy使用了基于SAP HANA、英特爾至強可擴展器和傲騰持久內存的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),使用自然語言處理和人工智能技術從臨床數(shù)據(jù)中獲得了很多重要信息。在內存層中使用持久內存后,能快速分析大量結構和非結構化數(shù)據(jù),從而為病人提供更智能的護理,提高響應和協(xié)調疫情的能力。
西班牙電信是全球最大的電信運營商之一,在16個國家和地區(qū),為3.36億人提供服務。它所提供的虛擬數(shù)據(jù)中心服務于關鍵工作負載,要求有持續(xù)的高吞吐量和低存儲延遲,西班牙電信開發(fā)了基于VMware vSAN和英特爾志強可擴展處理器的超融合解決方案,提供整合的、易于管理的解決方案,有較高的吞吐量和低延遲表現(xiàn),在vSAN的緩存層中使用了英特爾數(shù)據(jù)中心SSD,最終基于vSAN架構構建了滿足SLA要求的存儲方案。
2021年,數(shù)字經(jīng)濟建設正在如火如荼的進行當中,傲騰的應用生態(tài)越發(fā)壯大,越來越多的軟件開發(fā)商,云服務商以及OEM服務商加入了傲騰生態(tài),憑借突破性的表現(xiàn),傲騰在突破數(shù)據(jù)瓶頸,加速數(shù)字經(jīng)濟建設方面的價值。
在中國,平安云推出了基于英特爾傲騰持久內存的Redis云服務,青云用英特爾傲騰固態(tài)盤加速關鍵業(yè)務高性能存儲系統(tǒng),Smartx在超融合中使用傲騰內存作為緩存來優(yōu)化超融合性能,阿里云使用傲騰固態(tài)盤來優(yōu)化分布式數(shù)據(jù)庫PoladDB的性能表現(xiàn)。
在Kristie Mann看來,過去幾年來的發(fā)展堪稱是一段史詩般的旅程,英特爾傲騰持久內存從嶄新的創(chuàng)新方案到成為市場顛覆者,現(xiàn)在已經(jīng)成為主流計算架構的關鍵基礎元素。
按照杰弗里·摩爾的《跨越鴻溝》一書中提出了的技術采用生命周期理論來看,英特爾傲騰已經(jīng)成功“跨越了鴻溝”,度過了只有嘗試者的早期階段,轉變?yōu)槭艽蠊咀放醯募夹g方案。