3D xpoint dimmt und überbrückt die Lücke zwischen Computing und Speicher

Auf der Storage Visions-Konferenz im Vorfeld der CES in dieser Woche sprachen mehrere Redner darüber, wie Speicher und Computer enger zusammenrücken, was sich sowohl auf das Systemdesign als auch auf die Softwareentwicklung auswirkt.

Besonders fasziniert hat mich das Thema "Speicher der Speicherklasse" oder "Permanenter Speicher", das die Lücke zwischen konventionellem Speicher (der sehr schnell ist, aber beim Ausschalten Informationen verliert) und konventionellem Speicher (ob Festplattenlaufwerke oder Festplattenlaufwerke) schließt NAND-Flash-basierte SSDs (nichtflüchtig, aber viel langsamer).

Dieser Bereich hat in letzter Zeit mit Produkten wie NVDIMMs (in der Regel Packungen mit batteriegepuffertem DRAM und NAND) und neuen Technologien wie dem 3D-XPoint-Speicher von Intel und Micron große Beachtung gefunden. Bei einer Grundsatzrede auf der Konferenz hielt Bev Crair, VP und General Manager der Intel Storage Group, ein 512-MB-DIMM des 3D XPoint-Speichers in der Hand, das zum ersten Mal angezeigt wurde.

3D XPoint DIMM

Crair sagte, dass mit solchen DIMMs 2-Sockel-Systeme in Kürze bis zu 6 TB 3D XPoint-Speicher zur Verfügung stehen werden, was enorme Vorteile in einer Vielzahl von Anwendungen bietet. Sie sagte, dies würde irgendwann nach der Lieferung von 3D-XPoint-SSDs ausgeliefert, die für später in diesem Jahr versprochen wurden. Sie wiederholte frühere Ankündigungen, dass diese 3D-XPoint-SDDs, die Intel unter der Marke Optane vertreibt, eine 5- bis 7-fache Leistungsverbesserung gegenüber den derzeit schnellsten SSDs bieten würden.

Um die bestmögliche Leistung von 3D XPoint-DIMMs zu erzielen, seien Softwaretreiber und Plattformen erforderlich, die die Plattform wirklich unterstützen. Sie hob insbesondere die Arbeit hervor, die Intel für seine Serverplattform der nächsten Generation leistet, und die Softwaretreiber, die sowohl für Windows als auch für Linux erstellt werden.

Dies spiegelte ein Thema vieler Vortragender wider, dass sich die gesamte Art und Weise, wie wir über Computing nachdenken, mit der Einführung des Speichers für Speicherklassen ändern wird. In einer weiteren Grundsatzrede auf der Konferenz erläuterte Rob Peglar von Micron, wie die zunehmende Verwendung von persistentem Speicher, ob 3D-NAND oder 3D-XPoint-Speicher, die Art und Weise, wie wir Anwendungen für Server entwickeln, verändern wird.

3D Server Storage Micron

Peglar erklärte, dass beim Zugriff auf DRAMs, die etwa 100 Nanosekunden (ns) dauern, und beim Zugriff auf SATA-Festplatten, die 10 Millisekunden (ms) dauern, ein enormer Nachteil (bis zu 100.000 Mal so viel Unterschied) auftrat.

Dies hat sich durch die Hinzufügung von NAND-Flash-basierten Solid-State-Laufwerken (SSDs) geändert, auf die über eine SATA-Verbindung bei 100 Mikrosekunden und über PCIe-Verbindungen bei 10 Mikrosekunden zugegriffen werden kann. Darüber hinaus gibt es jetzt mehr nichtflüchtige DIMMs, die batteriegepuffertes DRAM mit NAND kombinieren. Auf diese wird häufig mit einer Geschwindigkeit von ca. 125 ns nahe der DRAM-Geschwindigkeit zugegriffen. Der Unterschied zwischen PCIe und NVDIMM kann jetzt nur noch das 80-fache betragen.

Zukünftig erwartet er, dass ein zukünftiger nichtflüchtiger Speicher wie 3D XPoint mit ca. 500 ns über einen Speicher oder eine PCIe-Verbindung erreichbar sein wird. Der Unterschied zwischen diesem und einem Flash-Laufwerk kann nur das 20-fache betragen.

Infolgedessen müsse sich die Art und Weise, in der wir Programme geschrieben haben, um Daten in den und aus dem Speicher zu verschieben und mit dem großen Unterschied zwischen Speicher und Speicher umzugehen, ändern. Wie dies geschehen wird, wurde in einem anschließenden Panel angesprochen.

An diesem Panel erklärte Andy Rudoff von Intel, dass wir auf lange Sicht "byteadressierbaren" Speicher wollen, im Gegensatz zu der Art und Weise, wie wir derzeit Speicher in Form von Blöcken auf einem Laufwerk betrachten. Doug Voigt von HP Enterprise erklärte, dass SNIA bereits ein Programmiermodell für nichtflüchtigen Speicher erstellt hat, obwohl es viele Probleme gibt und es "nicht so einfach ist, wie es scheint".

Jim Pinkerton von Microsoft erklärte, wie das Unternehmen neue Treiber für Storage Class Memory (SCM) erstellt habe, und sagte, die traditionellen SCSI-Schnittstellen seien viel zu langsam. Das Unternehmen hat einen neuen SCM-Bustreiber und einen SCM-Festplattentreiber entwickelt, die Teil einer bald veröffentlichten technischen Vorschau für Windows Server 2016 sein werden. Er merkte an, dass dies einen Block- oder Direktzugriffsspeicher (was andere als bytegreifbaren Speicher bezeichnen) ermöglicht, wobei eine Feststellung zum Zeitpunkt des Formats getroffen wird. Blockspeicher bewahrt die Abwärtskompatibilität, während Direktzugriffsspeicher die geringste Latenz bietet.

Er sagte eine Demo mit HPE über eine SQL-Datenbank mit NVDIMMs Ende letzten Jahres voraus, in der eine Verbesserung des Durchsatzes um 12 Prozent und eine Verringerung der Latenz um 52 Prozent prognostiziert wurde, wenn nur wenig persistenter Speicher verwendet wurde. und mit einer Simulation, wenn alles in einen Speicher der Speicherklasse gestellt wurde, konnte eine 53-prozentige Verbesserung des Durchsatzes und eine 82-prozentige Reduzierung der Latenzzeit erzielt werden.

Pinkerton erkannte jedoch die Grenzen dieses Ansatzes an. Der Direktzugriffsspeicher umgeht das Betriebssystem und alle damit verbundenen Datenschutzfunktionen. All dies funktioniert heute auf einem einzigen Knoten, nicht über ein Netzwerk, und bietet somit "zuverlässigen Speicher, nicht verfügbaren Speicher".

Später teilte Peglar mit, dass Micron mit allen großen Anbietern von Betriebssystemen und Hypervisoren zusammenarbeite, um diese Probleme zu lösen.

Rob Davis von Mellanox Technology erklärte, dass persistenter Speicher eine hochperformante Struktur benötigt, und dass sein Unternehmen an Lösungen für NAND-basierte SSDs arbeitete, es jedoch noch Änderungen an den Low-Level-Software-Stacks für die Speichersteuerung gab.