浅谈存储级内存:内存满足存储的地方(附DAOS架构文档)
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    过去18个月,NVMe驱动器已经跻身高性能存储技术的前沿,任何预算充足的人都可以将其纳入采购的首选方案。只有很少的PCI通道和NAND的价格高峰冲击了这些高端存储销售的增长。但这两个目前来说都是暂时的问题。

    虽然NVMe驱动器是一个值得提升的技术,但它们并没有导致系统设计方面的根本转变。驱动器本身的基本特性仍然源于对平衡性能,耐用性和成本的需求,这些需求沿着相当良好理解的硅NAND技术路线图进行平衡。


    作为与美光合作的一部分,英特尔3D XPoint设备正在向世界推出一种期待已久的内存存储层次结构。3D XPoint可以被称为“存储级内存”,有关性能,价格和使用寿命有很大的优势。它被定位为对系统内存池的缓慢增大,或者作为位于SSD和HDD之上的永久性缓存。


    尽管英特尔已经制定了尽快制造DIMM型3D XPoint产品的计划,但实现以“Optane”品牌销售的、以存储为中心的设计是该技术首次上市。尽管如此,已经提供给消费者和商业用途的Optane设备已经遭遇了压倒性的冷漠。虽然这些特性令人印象深刻,但对于大多数系统设计人员来说,这些特性并没有足够大的跳跃来证明成本的合理性,特别是考虑到可用的小容量而言。


    毫无疑问,英特尔希望第二代3D XPoint的推出将推动DIMM外形和其他操作模式的发展,从而扭转其新技术的命运。美光公司将分享这一愿景,该公司将在类似的时间内提供自己的产品(QuantX)。


    锐化边缘

    除了3D XPoint最终将服务器市场使得非易失性存储器的增长之外,今年固态存储市场格局可能发生变化的另一种方式是通过扩展边缘计算。从“云”到“雾”计算演变过程的一部分来看,本地设备很可能会承担更多的重要计算工作量。


    边缘设备自然需要小巧,低功耗和弹性,所有这些特性表明SSD将是必不可少的,而不仅仅是大众眼里觉得非常好的产品。这种固态存储的形式将更加细致。如果成本是最重要的因素,便宜的NAND将继续占主导地位。但是一些高端应用可能会将低延迟I / O,这在大家眼里看作是一个重要瓶颈,在这种情况下,非易失性内存的额外成本可能是值得花费的。


    刀片服务器和直接到芯片散热的增加使用也将与非易失性存储技术产生协同作用。以前在每个机箱中使用一组高功率DIMM的前景可能已经成为头痛的问题(如果只是由于机箱风扇噪音增加),像CoolIT,Lenovo和其他公司提供的解决方案将很快变得更加重要。同样,将更多的固态组件推入堆栈很可能意味着计算节点中的旋转磁盘将成为过去的事情,使沉浸式散热成为一个更广泛适用的概念 。


    感谢内存

    由于2018年底或2019年初才会推出更多的存储级存储产品,很难说竞争格局会是什么样子。除了来自英特尔和美光的3D XPoint和QuantX设备外,三星还将推出他们的Z-NAND产品,这些产品基于标准3D NAND,具有优化和耐用性。


    当非易失性DIMM(NVDIMM)变为可用时,供应商锁定和不兼容的使用模式值得关注。3D XPoint和QuantX预计将使用“NVDIMM-F”标准,该标准依赖于每个NVDIMM与不同插槽中的传统DRAM DIMM配对。其他供应商可以选择“NVDIMM-P”或“NVDIMM-N”,它们都使用单个DIMM来提供内置持久性的标准主存储器。到目前为止,还没有关于AMD或ARM供应商如何支持这些标准的公开细节。


    在加速器领域,设备上内存和存储的所有焦点都可能仍然存在于HBM2等高带宽解决方案上,尽管AMD明确地看到了一种降低板上存储速度的方法,正如其所展示的Radeon Pro SSG器件那样。这种架构是否可以被有效调整以提供高性能计算优势还有待观察。


    记住我们要去的地方

    至少从英特尔高性能计算部门的角度来看,这些新内存和存储技术的最终目标是共同形成DAOS的构建模块这是一个软件定义的存储项目,预计将在我们进入时取代Lustre Exascale时代。其他供应商花费了过去几年的时间来构建中间解决方案,利用NVMe的性能优势和非易失性内存的优势,而没有如此陡峭的开发曲线。DDN的“无限内存引擎”缓存和Excelero提供的NVMe-Over-Fabric产品(充当分布式突发缓冲区)应该在不久之后与非易失性DIMM兼容。


    尽管它与目前的存储设计相比将有实质性的改变,但英特尔的DAOS仍然没有达到惠普公司首次引起人们对其存储设计兴趣的关注。这些设备预计将成为第一款打入市场的存储级存储器,但随着Hewlett Packard Enterprise的稳步支持,“机器”将使存储器完全脱离计算机,利用硅光子技术将会变得越来越清晰。


    看来,存储级内存将不会成为承诺的内容,至少暂时还没有变成大家期待的样子。考虑到任何试图将常规固态硬盘整合到他们的系统中的人所面临的成本,未来的前景最好不要过于雄心勃勃,而应关注如何利用这种技术来解决现在和现在的问题。在试图讨论性能数字时,英特尔强调3D XPoint支持较低的队列深度,这与实际工作负载相比,大多数SSD的合成存储测试中使用的较大队列更匹配。弄清楚应用程序可能会看到多少好处,这是某些基准测试的成熟问题。虽然额外的麻烦可能是单调乏味的,但使用驱动的基准测试是一种决策支持机制,无论如何,现在英特尔不再是CPU市场上唯一的主角。


    关于作者

    2014年,Chris Downing在伦敦大学学院完成他的计算化学博士论文后加入了Red Oak Consulting @redoakHPC。利用最近两届英国国家超级计算服务(HECToR和ARCHER)以及许多较小的HPC资源进行了学术研究,Chris熟悉将硬件和软件与用户需求相匹配的复杂性。他对材料化学和固体物理的详细知识意味着他有能力洞察新兴技术。高级顾问Chris拥有高度专业技能,主要在创新和研究团队工作,提供广泛的技术咨询服务。


    文章中作者提到的英特尔的DAOS不是很了解,这里也跟大家分享下自己查阅的一份PDF文档,以下是相关内容。


    本文由SSD 社区提供(如有侵权,请联系作者删除)

    原文参考地址:

    1. https://www.top500.org/news/where-memory-meets-storage/


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