在過去的幾年里,企業(yè)數(shù)據(jù)中心開始擁抱閃存,將其作為現(xiàn)代基礎架構的核心組件。到目前為止,已經(jīng)有60%的企業(yè)組織已經(jīng)開始使用閃存,很顯然這種趨勢勢不可擋。
盡管那么多企業(yè)IT已經(jīng)開始使用閃存,我們也只是剛剛接觸千變萬化的存儲世界的表面而已。持續(xù)性存儲這個新興市場已經(jīng)形成并且被宣傳得那么天花亂墜,那么對于現(xiàn)在這個市場,元芳,你怎么看?
要了解市場,我們首先需要了解現(xiàn)有的市場是如何形成的。在過去的幾十年里,CPU性能的增長幾乎是線性的,而存儲性能的增長幾乎是持平的。NAND存儲的出現(xiàn)幫助打破了這種不平衡,但是很不幸地,因為傳統(tǒng)存儲協(xié)議和軟件的存在,CPU還是未能被充分利用。持續(xù)性內存希望在企業(yè)數(shù)據(jù)中心打破這個性能的障礙,但是在現(xiàn)在這個那么不成熟的市場,我們必須當心那些大肆的宣傳和市場的迷惑性。
在我們了解持續(xù)性內存的現(xiàn)狀之前,我們需要先了解一下這個技術。換句話說,我們需要知道它其實并不是一個產(chǎn)品或者是某個技術的實施方案。簡單來說,持續(xù)性內存是一種持續(xù)性存儲,但是它有更低的延遲而且可以被用來當內存使用。它能像內存一樣性能很快,也能像存儲一樣是永久性的。很多新興的科技都落在這個類別中,不過對于持續(xù)性內存來說,它還必須有以下這些特性:
從程序編程的角度上來說,它要可按字節(jié)尋址的。這意味著它能像內存一樣擁有虛擬地址范圍而不是像硬盤一樣通過邏輯塊來尋址。
使用load/store而不是read/write來訪問數(shù)據(jù),它應該表現(xiàn)為一個內存設備但是又是持續(xù)性的。
有極可預測的延遲這個概念其實應該是足夠簡單的,但是當一個設備同時是持續(xù)性內存又同時是塊存儲的時候事情就變得很復雜。目前最常見的持續(xù)性內存的商業(yè)化產(chǎn)品是基于非易失性內存(NVDIMM)的,其中有3種不同的類型,他們分別擁有如下的特性:
NVDIMM-N是一種內存映射的動態(tài)隨機訪問內存 (DRAM),同時它還具有內嵌的閃存來作為永久性存儲。你可以把它想象為被內嵌的閃存所支持的DRAM。當大部分人提到NVDIMM的時候,他們講的是這種類型的設備。
NVDIMM-F是一種內存映射的閃存。它和固態(tài)硬盤有點相似,都是以塊的形式進行讀取的,但是它能通過內存通道來避免硬盤的延遲。
NVDIMM-P是內存映射的DRAM和閃存的一種結合,結合了兩者的優(yōu)勢。
如果你覺得這些分類還不夠復雜的話,那么我們還有非易失性內存NVMe,它和持久性內存又有巨大的差別。
將數(shù)據(jù)放在離CPU越近的地方將會帶來訪問數(shù)據(jù)的越高性能以及最大化CPU的使用率。像SAP HANA這種系統(tǒng),或者高性能的計算和大數(shù)據(jù)應用程序對這方面的需求將越來越大。但問題是這些應用程序都是設計在以塊存儲來支持數(shù)據(jù)持續(xù)性的基礎上的。要解決這個問題,我們可以重構應用程序或者在持續(xù)性內存和應用程序之間插入一個特定的文件系統(tǒng)。要真正地享受持續(xù)性內存帶來的好處,這些軟件必須要進行重新設計才可以。
現(xiàn)在讓我們來看看市場上的領跑者Intel 3D XPoint吧。當因特爾和鎂光剛開始推廣他們的3D XPoint——現(xiàn)在改名為Optane了——的時候,它被吹捧為比NAND快1000倍,更加耐用,能達到DRAM的10倍密度。第一個市面上的Optane產(chǎn)品實際上是基于PCI的緩存設備,用來加速現(xiàn)有的硬盤,而并不是真正的持續(xù)性內存。這意味著廠家并沒有做到他們宣傳時候說的那樣。但是,我們還是可以期望在將來英特爾會對其Optane DIMMs進行改變。因特爾的3D XPoint并不是市場上唯一的玩家,三星也有自己定制化的Z-NAND;惠普企業(yè)也有自己的非硅類似RAM的憶阻器技術。
要讓任何持續(xù)性內存技術真正騰飛,還需要服務器廠家和操作系統(tǒng)制造者的強力支持才行。戴爾、惠普和超微這些公司都在計劃或者已經(jīng)支持持續(xù)性內存,我們可以推斷這個技術的發(fā)展還是會停留在現(xiàn)有階段。從內核版本4.2之后的Linux操作系統(tǒng)已經(jīng)對持續(xù)性內存有很強的支持,同時Windows Server 2016也可以支持了。兩者都有自己的持續(xù)性內存操作系統(tǒng)以及眾多的函數(shù)庫來支持程序的開發(fā),以對持續(xù)性內存進行直接的訪問。
就像很多新興技術一樣,其中的成本都是一個很大的因素。NVDIMM和NAND閃存的生產(chǎn)過程有一些重疊的地方,因此它可能會比Optane DiMMs要便宜一些。但是,要接納任何其中一種技術,企業(yè)都需要為此花費每GB 1.50到2.00美金的價格。持續(xù)性內存目前還在初始階段,因此最早也只能等到2019年才能看到接納這個技術的大趨勢。