宋家雨表示,目前,應對馮諾依曼架構局限性問題,業(yè)內出現(xiàn)了兩類解決方案:一類是存算一體化架構,它讓存儲具備計算的能力,從而解決數(shù)據(jù)反復搬遷導致的效率低下問題。一類是改良性的方案,把內存做得更大,把更多數(shù)據(jù)放到靠近核心的地方,從而解決數(shù)據(jù)搬遷的問題。

從目前來看,存算一體化方案在成熟度上還需要更多驗證,而依賴于新型存儲介質打造的傲騰持久內存方案,可以以更低的成本提供更大的內存空間,緩解內存不足的問題。而且,由于對于架構的變化相對較小,所以,這是目前市場上接受度更高,成熟度更高的實踐方案。

站在2021年來看英特爾?傲騰?,與幾年前英特爾?傲騰?剛推向市場時已有很大不同,彼時,都在談論傲騰是什么。而現(xiàn)在,人們對于傲騰持久內存的討論已變?yōu)閷嶋H應用場景的實踐分析,談論傲騰如何提高效率、降低成本,幫助企業(yè)塑造競爭力。

英特爾?傲騰?持久內存有兩種使用模式,一種是內存模式,它將DRAM作為其高速緩存使用,兩者結合構成大的內存資源池,從而以較低的成本提供較大內存容量,在許多場景中有不遜色于原來純DRAM內存方案的表現(xiàn)。

英特爾?傲騰?持久內存技術的另外一種模式叫做App Direct,它對于操作系統(tǒng)和應用程序都提出了一定要求,用戶想使用這種模式需要應用層面上做出一些調整,這大大提升了用戶的使用門檻和使用難度。

為了破解這一難題,業(yè)內一些創(chuàng)新企業(yè)進行了許多探索和實踐。

基于英特爾?傲騰?的大內存技術:將內存和外存合二為一

MemVerge是一家大內存技術方案的代表性企業(yè),它基于英特爾?傲騰?持久內存技術開發(fā)了一套軟件技術架構,MemVerge可以幫助用戶屏蔽傲騰持久內存技術本身的復雜度,讓用戶能更輕松地用上傲騰持久內存,獲得更大的內存空間。

MemVerge的創(chuàng)始人兼CEO范承工是數(shù)據(jù)存儲領域的傳奇人物,他曾是EMC中國卓越研發(fā)集團創(chuàng)始人、VMware中國研發(fā)中心創(chuàng)始人,他還是著名分布式存儲VMware vSAN的帶頭人,他對于數(shù)據(jù)存儲架構本身有深入的實踐經(jīng)驗,而他所開創(chuàng)的大內存技術正在成為新的技術潮流。

范承工在直播中介紹稱,在以前,計算架構的瓶頸往往在于計算和網(wǎng)絡,而當數(shù)據(jù)越來越多,如何快速高效處理,其瓶頸轉變?yōu)榇鎯Σ糠郑谟诖鎯蛢却?,大內存技術的出現(xiàn)就是為了解決計算架構中的存儲瓶頸。

理想的計算架構中,需要參與計算的數(shù)據(jù)都存放在內存中,這里所說的內存既包括L1、L2、L3緩存,也包括DRAM,系統(tǒng)訪問內存數(shù)據(jù)時幾乎可以不用等待。然而,能存在內存里的數(shù)據(jù)是非常有限的,DRAM相對于L3、L2、L3緩存要大的多,但仍有許多數(shù)據(jù)不能放在內存里。

于是,剩下的數(shù)據(jù)就只能放在外部存儲里,外部存儲包括常見的磁盤、SSD等外部存儲設備和外部存儲系統(tǒng)等,當系統(tǒng)需要訪問外存上的數(shù)據(jù)時,需要把數(shù)據(jù)搬遷到內存里,這需要明顯的等候時間,當數(shù)據(jù)量越來越大時,等候時間也越來越長,這種現(xiàn)象就叫做IO墻。

大內存技術的做法是將內存和外存合二為一,將兩者組合成大內存,既利用了內存的高性能優(yōu)勢,又利用了外存的非易失性(掉電不丟數(shù)據(jù)),從而省去了數(shù)據(jù)在外內和內存之間的搬遷時間,從而消除IO墻,消除存儲瓶頸。

2019年,英特爾推出了傲騰持久內存,它可以作為大內存的核心硬件,作為業(yè)內第一款商用的SCM(Storage Class Memory,存儲級內存)解決方案,它比傳統(tǒng)DRAM內存的容量更大,同時兼具非易失性,性能接近于傳統(tǒng)內存,這使得大內存方案的落地成為可能。

基于英特爾?傲騰?的大內存技術:落地與應用

MemVerge的大內存軟件可以將不同的內存硬件虛擬為一個大的內存池,在應用看來,大內存軟件構建的內存池與原來的DRAM沒有任何區(qū)別,應用無需做出任何改變即可使用大內存池。另外,大內存軟件還提供了各種常見的數(shù)據(jù)服務,比如快照、復制以及安全功能。

宋家雨認為,MemVerge大內存軟件的設計非常巧妙,它構建了一個傲騰內存與應用軟件之間的中間層,屏蔽了背后復雜的技術實現(xiàn),讓實際環(huán)境中許多舊有的成熟的應用軟件無需做任何修改即可利用以英特爾?傲騰?構建的大內存方案,這為大內存技術的普及打下了良好基礎。

在將MemVerge大內存軟件推向市場的一年多時間以來,已經(jīng)在包括金融行業(yè),高性能計算,以及云服務等領域得到了許多應用,而且,許多場景的具體用法都有所不同。

金融行業(yè)中,一些銀行和交易市場將大內存技術用于內存數(shù)據(jù)庫,不僅提供了更大容量的內存,同時還利用了快照技術,從而能在宕機時快速重啟并恢復業(yè)務服務,比起傳統(tǒng)方式的速度快了約1500倍,極大提升了系統(tǒng)的容錯性和服務的連續(xù)性。

在高性能計算領域,特別是在涉及生物基因計算場景中,大內存技術可以幫助生物信息科學家更高效地進行基因分析,能將獲取結果的速度提高30%-60%,這無論是對于新冠病毒的研究,還是對于癌癥治療的研究,諸多生物基因相關研究工作都大有裨益。

云服務商利用大內存技術提高單臺設備的內存容量,從而提高單臺設備的虛擬機密度,用一樣的硬件提供更多虛擬機服務,這意味著單個虛擬機成本的降低,也意味著競爭力的提升。

新技術新趨勢,傲騰持久內存將扮演更重要角色

以英特爾?傲騰?打造的大內存技術要打破IO墻,突破存儲瓶頸,解決真實的用戶痛點,擁有令人向往應用前景,但以傲騰為代表的SCM要做的事情還遠不止于此,我們也看到,一場技術架構變革正在數(shù)據(jù)中心里有序進行。

2019年,英特爾牽頭成立了名為CXL(Compute Express Link)標準組織,以實現(xiàn)CPU與GPU、FPGA等各種專用加速間的高速互聯(lián),對于突破存儲瓶頸也意義重大。

對于存儲來說,CXL是一種新的內存接口,與原來的DDR相比,CXL具有更高的可擴展性,更高的帶寬。CXL支持包括英特爾?傲騰?以及SSD等各種存儲方案,它的架構設計不局限于單個系統(tǒng),而且可以在多機之間進行連接,可以實現(xiàn)多機之間的共享。

范承工表示,CXL是一個改變游戲規(guī)則的新技術,它可以實現(xiàn)內存和計算的相對獨立,可以實現(xiàn)多機之間的內存池化共享,可以實現(xiàn)真正的可組合基礎設施,可以動態(tài)地為系統(tǒng)添加計算、內存、存儲資源。

這意味著,CXL將有助于實現(xiàn)計算、存儲和網(wǎng)絡資源的機架級解耦,將改變未來的數(shù)據(jù)中心計算架構形態(tài),一個大的內存池將出現(xiàn),而傲騰持久內存在未來數(shù)據(jù)中心架構中也將扮演更重要的角色。

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