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輸入太字節(jié)內(nèi)存的時代
借助具有成本效益的TB級主內(nèi)存以及第三方對存儲“深刻”變化的觀察，英特爾?傲騰?DC持久性內(nèi)存模塊改變了我們對內(nèi)存容量，分層內(nèi)存，核外算法，存儲的思考方式速度，從本質(zhì)上講，我們可以在計算“胖節(jié)點”上進行持久存儲。
隨著擁有超過50個OEM的不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，ISV和云服務(wù)提供商正在探索將英特爾?Optane?DC持久性存儲器提供的被夸大的存儲容量提高三倍的可能性。如下圖所示，Intel Optane DC永久性內(nèi)存模塊看起來非常類似于標準DIMM。據(jù)英特爾稱，它們“在電氣和物理上都與標準DDR4插槽兼容，但它們不打算替代DRAM”。
圖1：Intel Optane DC永久存儲模塊
幾項備受矚目的驗證工作證明了成功的應(yīng)用以及性能和成本節(jié)省的好處。我們簡要介紹了幾個云計算和ISV成功案例，然后深入研究了第三方性能評估，以了解為何英特爾Optane DC永久內(nèi)存如此引人注目。
Google云亮點
Ned Boden（Google Cloud全球技術(shù)合作關(guān)系高級總監(jiān)）在博客中寫道：“內(nèi)存中的工作負載仍然是創(chuàng)新數(shù)據(jù)管理用例的骨干，但隨著需求的增長，對更大內(nèi)存容量的需求也隨之增加。” [ii]總結(jié)了現(xiàn)在可以使用Intel Optane DC永久內(nèi)存構(gòu)建的支持大內(nèi)存的系統(tǒng)的“創(chuàng)新優(yōu)勢骨干”。
內(nèi)存中的工作負載仍然是創(chuàng)新數(shù)據(jù)管理用例的基礎(chǔ)，但是隨著需求的增長，對更大的存儲容量的需求也隨之增加-Ned Boden。Google Cloud全球技術(shù)合作伙伴關(guān)系高級總監(jiān)
具體來說，Google Cloud是第一個提供具有Intel Optane DC永久內(nèi)存的虛擬機（VM）的公共云提供商。初始VM包含7 TB（7 TB）的總內(nèi)存。那些年紀大的人還記得應(yīng)用程序能力的顯著提高，這是在我們從具有兆字節(jié)內(nèi)存的系統(tǒng)過渡到千兆字節(jié)的系統(tǒng)時發(fā)生的。現(xiàn)在，我們正處于TB級存儲容量的風口浪尖。您也可以在此處注冊訪問Google Cloud系統(tǒng)來探索這些功能。
英特爾和谷歌云還與SAP合作，評估大內(nèi)存虛擬機對SAP工作負載的優(yōu)勢，這些工作負載還利用了英特爾Optane DC持久存儲功能。SAP表示，早期客戶已經(jīng)在這些新VM上看到了最多的數(shù)據(jù)重新加載時間[iii]，這對于擴展新VM實例非常重要。根據(jù)Google博客的說法，“與基于DRAM的VM相比，其總擁有成本（TCO）更低，使用此技術(shù)[Intel Optane DC永久內(nèi)存]的GCP客戶不再需要在運營效率與成本之間取得平衡�！� [iv]
與僅基于DRAM的VM相比，總體擁有成本（TCO）更低，使用此技術(shù)[Intel Optane DC永久內(nèi)存]的GCP客戶不再需要在運營效率與成本之間取得平衡–  Google Cloud博客
其他ISV成功總結(jié)
各種OSV使用Intel Optane DC永久內(nèi)存來實現(xiàn)更低的延遲，更高的吞吐量和更高的應(yīng)用程序性能：
亞信：亞信*技術(shù)，中國最大的業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)（BSS）提供商。延遲是一個大問題，因為它直接影響客戶體驗。借助Intel Optane DC永久性內(nèi)存，AsiaInfo可以在處理器附近存儲更多數(shù)據(jù)，如下所示，可以在其中快速訪問它們以獲取響應(yīng)速度更快的服務(wù)。[v]
圖2：英特爾?傲騰?DC持久性存儲器減少了AsiaInfo * BSS的查詢響應(yīng)時間（即等待時間）。
Redis Labs：在優(yōu)化數(shù)據(jù)庫之后，Redis觀察到了亞毫秒級的延遲，其成本低于傳統(tǒng)的DRAM�；�本上，使用低成本Intel Optane DC永久內(nèi)存的系統(tǒng)在此基準測試中提供了等效的性能。[vi]
圖3：維護典型的客戶服務(wù)水平協(xié)議（SLA），降低服務(wù)器成本。
Aerospike：永久性的Intel Optane DC永久性內(nèi)存用于在重新啟動和關(guān)機周期之間保留數(shù)據(jù)庫索引。因此，可以在滿足冗余要求的同時更新軟件并執(zhí)行安全補丁程序。對于Aerospike，數(shù)據(jù)庫重裝時間減少了多達135倍。[vii]
加利福尼亞大學圣地亞哥分校的330小時機器時間測試
非易失性系統(tǒng)實驗室在裝有3 TB Intel Optane DC永久內(nèi)存的雙插槽計算機上執(zhí)行了330個小時的機器時間測試。[八]他們注意�！斑@項工作包括對英特爾的Optane DC PMM進行的首次深度，學術(shù)性性能評估，探討其作為主存儲設(shè)備的功能以及向用戶空間應(yīng)用程序公開的持久性可字節(jié)尋址的存儲器的能力。”
這項工作包括對英特爾的Optane DC PMM進行的首次深度，學術(shù)性性能評估，探討其作為主存儲設(shè)備的功能以及向用戶空間應(yīng)用程序公開的持久性可字節(jié)尋址的存儲器的功能– Izaelevitz等。等
英特爾傲騰DC持久存儲功能
像傳統(tǒng)的DRAM DIMM一樣，Intel Optane DC永久內(nèi)存位于內(nèi)存總線上，并連接到處理器的板載內(nèi)存控制器。永久內(nèi)存在兩種模式下運行：內(nèi)存模式和App Direct。
記憶模式
內(nèi)存模式使用Intel Optane DC持久性內(nèi)存來擴展主內(nèi)存容量而無需持久性。它將Intel Optane DC永久性內(nèi)存與常規(guī)DRAM DIMM結(jié)合使用，該DRAM DIMM充當永久性內(nèi)存模塊的直接映射緩存。緩存塊大小為4 KB，CPU的內(nèi)存控制器透明地管理緩存。CPU和操作系統(tǒng)只會看到更大的主內(nèi)存池。
圖4：處于內(nèi)存模式的Intel Optane DC永久內(nèi)存
應(yīng)用直接模式
在App Direct模式下，永久內(nèi)存顯示為單獨的內(nèi)存池。沒有DRAM緩存。而是，系統(tǒng)安裝文件系統(tǒng)來管理內(nèi)存池。英特爾Optane DC持久性內(nèi)存感知應(yīng)用程序和文件系統(tǒng)可以通過第二代英特爾?至強?可擴展處理器訪問持久性內(nèi)存，第二代英特爾?至強?可擴展處理器強制執(zhí)行排序約束并確保崩潰一致性作為持久性內(nèi)存。這樣，可以增強Intel Optane DC永久性存儲器作為永久性存儲的完整性。
圖5：App Direct模式下的Intel Optane DC永久內(nèi)存
加密
英特爾Optane DC持久性內(nèi)存模塊還通過256位AES-XTP加密引擎提供了模塊上加密。
當選擇“內(nèi)存模式”時，模塊在上電循環(huán)之間通過控制器以加密方式擦除數(shù)據(jù)，從而模仿了DRAM的易失性。
在App Direct模式下，使用存儲在模塊上的安全元數(shù)據(jù)區(qū)域中的密鑰對持久性媒體進行加密，該密鑰只??能由Intel Optane DC持久性存儲控制器訪問。永久性內(nèi)存在斷電事件時被鎖定，需要密碼才能解鎖。Microsoft bitlocker或Intel實用程序是支持此功能的兩個現(xiàn)有工具。
性能
NVSL小組指出，Intel Optane DC永久性存儲器與DRAM之間最關(guān)鍵的區(qū)別是永久性存儲器。（英特爾指出，英特爾DC永久存儲器具有接近DRAM的延遲和帶寬。）加載和存儲性能也不對稱。他們提供詳細的帶寬研究，并鼓勵讀者檢查此研究。
內(nèi)存模式概述
總體而言，NVSL團隊觀察到，持久內(nèi)存模式緩存機制對于較大的內(nèi)存占用工作負載非常有效。
下面顯示了使用Memcached和Redis（均配置為非持久鍵值存儲）管理96 GB數(shù)據(jù)集時觀察到的性能。這是NVSL團隊可以裝入DRAM進行比較的最大大小。
圖6：大型鍵值存儲性能Intel Optane DC持久性存儲器可以擴展內(nèi)存中鍵值存儲的容量，例如Memcached和Redis，第二代Intel Xeon可擴展處理器可以使用常規(guī)DRAM來隱藏某些Intel Optane DC持久性內(nèi)存的延遲。未緩存的Intel Optane DC永久內(nèi)存的性能比緩存的Intel Optane DC永久內(nèi)存低4.8-12.6％。盡管性能下降，但持久性存儲器僅由于其密度而允許使用比DRAM大得多的數(shù)據(jù)庫。注意：較大的工作量無法裝入DRAM。
App Direct模式概述
總體而言，NVSL團隊觀察到，在App Direct模式下，“ Optane DC將深刻影響存儲系統(tǒng)的性能”。
Optane DC將深刻影響存儲系統(tǒng)的性能-Izaelevitz等。等
下面顯示的數(shù)據(jù)突出顯示，英特爾傲騰DC持久性存儲器比基于SATA閃存的SSD提高了基本存儲性能，并為文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序提供了很大的余量。同樣，鼓勵讀者詳細閱讀NVSL報告。
圖7：持久存儲文件系統(tǒng)中的原始性能與SATA SSD（“ Ext4-SATA”）和基于Intel Optane DC的SSD（“ Ext4-Optane”）相比，Intel Optane DC持久性存儲器為基本文件訪問性能提供了極大的提升。數(shù)據(jù)還顯示出改進的可伸縮性。
圖8：Optane DC和SSD上的應(yīng)用程序性能這些數(shù)據(jù)顯示了更積極地將Optane DC集成到存儲系統(tǒng)中的影響。用SSD中的Optane DC替換閃存可以顯著提高性能，但是對于大多數(shù)應(yīng)用而言，與硬件（即，將Optane DC放置在DIMM而不是SSD上）和軟件（例如，使用經(jīng)過PMEM優(yōu)化的文件系統(tǒng)或重寫應(yīng)用程序以使用內(nèi)存映射的Optane DC）可獲得最高的性能。

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