在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，半導(dǎo)體廠(chǎng)商并沒(méi)有向數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商提供一種快速、經(jīng)濟(jì)、可靠的持久性存儲(chǔ)技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的等待和失望之后，技術(shù)進(jìn)步終于讓采用持久性存儲(chǔ)器成為一個(gè)實(shí)際的主張。
大容量的持久性存儲(chǔ)器與動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)一樣，可快速直接尋址，并且即使在故意或無(wú)意關(guān)閉電源之后，仍能保留存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。這項(xiàng)技術(shù)可用于數(shù)據(jù)中心，以取代成本低廉卻存儲(chǔ)速度慢得多的傳統(tǒng)持久性存儲(chǔ)組件，如機(jī)械硬盤(pán)(HDD)和固態(tài)硬盤(pán)(SSD)。
在某些情況下，持久存儲(chǔ)器也可用于替換內(nèi)存，而不會(huì)造成顯著的速度損失。在此角色中，持久存儲(chǔ)器可以提供關(guān)鍵的操作優(yōu)勢(shì)，例如在維護(hù)期間、電源中斷，以及其他預(yù)期和意外重啟情況下快速恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
許多不同類(lèi)型的戰(zhàn)略操作應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是那些需要低延遲、高持久性、強(qiáng)數(shù)據(jù)一致性的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)，都可以從持久性存儲(chǔ)技術(shù)中獲益。該技術(shù)還具有加速虛擬機(jī)(VM)存儲(chǔ)和向多節(jié)點(diǎn)分布式云應(yīng)用程序提供更高性能的潛力。
從某種意義上說(shuō)，持久性存儲(chǔ)標(biāo)志著核心內(nèi)存的重生。東芝存儲(chǔ)美國(guó)公司資深專(zhuān)家Doug Wong說(shuō)，“上世紀(jì)50年代到70年代的計(jì)算機(jī)使用的是磁芯存儲(chǔ)器，這是一種直接存取的非易失性存儲(chǔ)器。磁芯存儲(chǔ)器隨后被SRAM內(nèi)存和DRAM內(nèi)存取代，它們都是易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。”
英特爾公司的Optane DC是首批上市的永久性存儲(chǔ)設(shè)備之一。其他已經(jīng)發(fā)布或計(jì)劃發(fā)布持久性存儲(chǔ)器產(chǎn)品的供應(yīng)商包括三星、東芝存儲(chǔ)美國(guó)和SK海力士。
持久性存儲(chǔ)：性能+可靠性
采用持久性存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)中心擁有獲得更快性能和更低延遲的獨(dú)特機(jī)會(huì)，而不會(huì)遭受大規(guī)模技術(shù)顛覆。獨(dú)立于供應(yīng)商的存儲(chǔ)咨詢(xún)機(jī)構(gòu)StorageIO公司的高級(jí)顧問(wèn)分析師Greg Schulz說(shuō)，“它比常規(guī)的固態(tài)NAND閃存型存儲(chǔ)更快速，但也可以獲得持久性存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，這是一個(gè)兩全其美的產(chǎn)品。”
然而，持久性存儲(chǔ)器為采用者提供的不僅僅是快速可靠的存儲(chǔ)。東芝內(nèi)存美國(guó)公司內(nèi)存業(yè)務(wù)部高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理Scott Nelson說(shuō)，“在理想的IT世界中，與應(yīng)用程序關(guān)聯(lián)的所有數(shù)據(jù)都將駐留在內(nèi)存中以實(shí)現(xiàn)最高性能。由于內(nèi)存容量有限，目前這是不現(xiàn)實(shí)的。而且當(dāng)電源故障時(shí)內(nèi)存數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。”
英特爾公司數(shù)據(jù)中心內(nèi)存和存儲(chǔ)營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)Kristie Mann表示，持久性存儲(chǔ)器將兼容的應(yīng)用程序傳輸?shù)?ldquo;永遠(yuǎn)在線(xiàn)”狀態(tài)，通過(guò)增加內(nèi)存容量提供對(duì)大型數(shù)據(jù)集的連續(xù)訪(fǎng)問(wèn)。她指出，Optane DC可以為數(shù)據(jù)中心提供高達(dá)三倍的系統(tǒng)內(nèi)存容量(高達(dá)36TB)，系統(tǒng)重啟幾秒鐘，而不是幾分鐘，每個(gè)節(jié)點(diǎn)虛擬機(jī)增加36%，而廣泛使用的開(kāi)源分布式通用集群計(jì)算框架Apache Spark性能提升可高達(dá)8倍。
Mann說(shuō)，系統(tǒng)內(nèi)存目前占總平臺(tái)成本的60%。她指出，Optane DC持久性存儲(chǔ)器通過(guò)在關(guān)鍵客戶(hù)工作負(fù)載上提供1.2倍性能/成本來(lái)提供重要的客戶(hù)價(jià)值。她預(yù)測(cè)說(shuō)，“這一價(jià)值將極大地改變內(nèi)存/存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性，并加速以數(shù)據(jù)為中心的時(shí)代。”
持久性存儲(chǔ)器將在哪里應(yīng)用到企業(yè)存儲(chǔ)中?
持久性存儲(chǔ)器將進(jìn)入IT主流，并作為高性能SSD的高性能緩存層。“這可以相對(duì)迅速地采用。”Nelson說(shuō)。然而，這種中間角色有望成為日益關(guān)鍵的應(yīng)用程序的墊腳石。
在未來(lái)幾年中，持久性存儲(chǔ)技術(shù)將影響服務(wù)于各個(gè)行業(yè)組織的數(shù)據(jù)中心。他說(shuō)，“時(shí)間就是金錢(qián)。它可能是金融服務(wù)，但也可能是面向消費(fèi)者或面向銷(xiāo)售的業(yè)務(wù)。”
Aerospike公司工程副總裁Andrew Gooding表示，持續(xù)性存儲(chǔ)器可以增加需要極端速度的高速數(shù)據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，該公司提供了第一個(gè)針對(duì)英特爾Optane DC優(yōu)化的商用開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)。
Gooding指出，“機(jī)器學(xué)習(xí)只是許多受益于持久性存儲(chǔ)的應(yīng)用程序之一。依靠機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)理解消費(fèi)者對(duì)在線(xiàn)廣告活動(dòng)的反應(yīng)的廣告公司，應(yīng)該發(fā)現(xiàn)他們的工作通過(guò)持久性存儲(chǔ)器變得更加容易和有效。當(dāng)廣告活動(dòng)中的用戶(hù)瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)，他們正在收集信息。如果他們能夠快速讀寫(xiě)這些數(shù)據(jù)，那么他們就可以應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，并實(shí)時(shí)為用戶(hù)定制特定的廣告。”
與此同時(shí)，隨著汽車(chē)制造商越來(lái)越依賴(lài)數(shù)據(jù)洞察力，持久性存儲(chǔ)器有望幫助他們以驚人的速度處理數(shù)字并改進(jìn)復(fù)雜的新技術(shù)。Gooding解釋說(shuō)，“汽車(chē)行業(yè)的制造商在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中面臨著巨大的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)，需要實(shí)時(shí)處理20艾字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且他們正在使用自我訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)幫助解決這個(gè)問(wèn)題。有很多領(lǐng)域需要利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)快速處理大量數(shù)據(jù)、欺詐檢測(cè)、天文學(xué)等行業(yè)領(lǐng)域。”
Mann表示，與其他持久性存儲(chǔ)供應(yīng)商一樣，英特爾公司希望云計(jì)算服務(wù)提供商能夠成為積極的采用者，以各種類(lèi)型的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)為目標(biāo)。例如，谷歌公司正在將持久性存儲(chǔ)器應(yīng)用于來(lái)自Aerospike和Redis實(shí)驗(yàn)室等供應(yīng)商的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)上的工作負(fù)載。
如何為持久性存儲(chǔ)器應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施中做好準(zhǔn)備
在持久性存儲(chǔ)器成為主流之前，組織需要仔細(xì)審查其IT基礎(chǔ)設(shè)施，以確定任何現(xiàn)有數(shù)據(jù)瓶頸的精確位置。Wong指出，這項(xiàng)任務(wù)將主要依賴(lài)于應(yīng)用程序。他解釋說(shuō)，“如果由于與存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器、SSD、HDD中的數(shù)據(jù)相關(guān)的延遲導(dǎo)致性能顯著下降，那么存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存(SCM)層將提高性能。然而，一些應(yīng)用程序可能無(wú)法從持久性存儲(chǔ)器中受益，例如計(jì)算綁定的應(yīng)用程序，其中CPU性能是瓶頸。”
Gooding表示，“開(kāi)發(fā)人員可能需要重新評(píng)估其存儲(chǔ)和應(yīng)用程序架構(gòu)的基本部分。他們需要知道如何使用持久性存儲(chǔ)器進(jìn)行編程。例如，如何確保在必要時(shí)將寫(xiě)入刷新到實(shí)際的持久性存儲(chǔ)器設(shè)備，而不是僅僅停留在CPU緩存中。”
為了利用持久性存儲(chǔ)器的潛在優(yōu)勢(shì)，可能還需要對(duì)代碼的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行重大更改。將應(yīng)用程序從內(nèi)存和閃存移動(dòng)到持久性存儲(chǔ)器時(shí)，開(kāi)發(fā)人員需要考慮一些問(wèn)題，例如當(dāng)程序崩潰并重新啟動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生什么。Gooding解釋說(shuō)，“現(xiàn)在，如果他們編寫(xiě)泄漏內(nèi)存的代碼，那么泄漏的內(nèi)存會(huì)在重啟時(shí)恢復(fù)。對(duì)于持久性存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，情況不一定如此。開(kāi)發(fā)人員需要確保代碼的設(shè)計(jì)能夠在程序重啟時(shí)重建一致的狀態(tài)。人們可能沒(méi)有意識(shí)到其設(shè)計(jì)依賴(lài)于快速易失性?xún)?nèi)存和塊存儲(chǔ)的傳統(tǒng)組合，因此將代碼設(shè)計(jì)更改為持久性存儲(chǔ)器等全新功能可能會(huì)非常棘手。”
Schulz說(shuō)，“舊版本的操作系統(tǒng)可能還需要更新適應(yīng)新技術(shù)，盡管新的操作系統(tǒng)逐漸變得具有持久性存儲(chǔ)的意識(shí)。換句話(huà)說(shuō)，如果檢測(cè)到持久性存儲(chǔ)器可用，那么它們知道如何將其用作緩存或其他內(nèi)存。”
Hyper-V和VMware等管理程序現(xiàn)在知道如何利用持久性存儲(chǔ)器來(lái)支持生產(chǎn)力、性能和快速重啟。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商PhoenixNAP Global IT Services公司總裁兼首席執(zhí)行官I(mǎi)an McClarty表示，通過(guò)利用持久性存儲(chǔ)器和最新版本的VMware，整個(gè)系統(tǒng)可以看到速度的提升，同時(shí)最大限度地增加虛擬機(jī)的數(shù)量以適應(yīng)單個(gè)主機(jī)。他說(shuō)，“對(duì)于那些希望擁有較少硬件或服務(wù)提供商的公司來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很好的用例，他們希望最大限度地利用硬件進(jìn)行虛擬機(jī)部署。”
許多關(guān)鍵的企業(yè)應(yīng)用程序，尤其是數(shù)據(jù)庫(kù)，也正在成為持久性存儲(chǔ)器的主要應(yīng)用。SQL Server和SAP的旗艦HANA數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)都采用了持久性存儲(chǔ)器。Mann說(shuō)，“SAP HANA平臺(tái)通常用于多個(gè)行業(yè)處理數(shù)據(jù)和交易，然后運(yùn)行高級(jí)分析，以提供實(shí)時(shí)洞察。”
Schulz建議，在時(shí)間安排方面，企業(yè)和IT組織應(yīng)立即開(kāi)始實(shí)施持久性?xún)?chǔ)能規(guī)劃。他說(shuō)，“企業(yè)應(yīng)該與其供應(yīng)商溝通，了解他們的路線(xiàn)圖和計(jì)劃，不僅支持這項(xiàng)技術(shù)，而且還支持存儲(chǔ)或內(nèi)存模式。”
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