Intel успешно продемонстрировала работу модулей памяти 3D XPoint

Производительность современных вычислительных систем огромна — и всё же она сдерживается традиционной архитектурой, предусматривающей деление на «быструю» и «медленную» области памяти. Технология энергонезависимых модулей Intel Persistent Memory DIMM может положить этому конец: компания успешно продемонстрировала работоспособную версию новой технологии.

Основным ограничителем в ряде серьёзных задач, исполняемых в ЦОД, служит узкое место в виде подсистемы хранения данных. Да, в последние годы твердотельные накопители сделали огромный шаг вперёд, и всё же в ряде случаев они проигрывают обычной оперативной памяти, особенно там, где ценится низкая задержка при обращении к данным, например, в крупных системах БД. Технология Intel 3D XPoint призвана устранить это «бутылочное горлышко», решив заодно и проблему с необходимостью загружать данные в память каждый раз при сбоях электропитания. Как известно, она предусматривает создание не только накопителей в привычных нам форматах PCIe, M.2 и U.2, но и в виде модулей DIMM — и такие модули на днях Intel успешно продемонстрировала в работе.

Выглядят такие модули точно так же, как и обычные DIMM. Устанавливаются они в те же слоты серверной платформы, что и оперативная память, а современные технологии позволяют им выглядеть как блочным устройством, так и расширением RAM. Производительность у модулей Intel Persistent Memory находится в промежутке между DIMM и твердотельными накопителями, но особенно удобны они для использования совместно с приложениями типа «база данных в памяти», таких, как SAP HANA (платформа для анализа данных и машинного обучения). Неудивительно, что демонстрация состоялась на конференции SAP Sapphire 2017, которая проходит сейчас в городе Орландо, штат Флорида (США), и использовалась при этом именно платформа SAP HANA.

Разумеется, сфера применения энергонезависимых модулей памяти не ограничена базами данных — от внедрения новой технологии выиграют все, от платформ виртуализации и облачных сервисов до суперкомпьютеров, производительность которых тоже упирается в традиционные «костыли». Полный список задач занял бы не одну страницу. Когда же нам следует ожидать новую революцию в сфере хранения данных? Судя по официальным данным, представленным Intel, начала поставок модулей Persistent Memory следует ожидать в 2018 году вместе с обновлением процессоров Xeon Scalable (кодовое название Cascade Lake). Но работу над программной поддержкой такой памяти следует начинать уже сейчас, и Intel готова предоставить разработчикам нужные библиотеки NVML (Non-Volatile Memory Libraries). Дополнительная информация также имеется на сайте Persistent Memory Programming.

Проблема с делением вычислительных систем на зоны «быстрой» и «медленной» памяти действительно в последние годы встаёт всё более остро. В этом году, с 3 по 7 апреля в Казанском федеральном университете прошла международная конференция, посвящённая развитию параллельных вычислительных технологий, где этот вопрос разбирался отдельно и глубоко. Мы опубликовали даже посвящённую этому событию статью. Одним из главных «виновников» торжества стала Intel, которая продемонстрировала свои достижения: процессоры Xeon E5 v4, шину Omni-Path, ускорители Xeon Phi Knights Langing и сопроцессоры машинного обучения, в том числе, ускорители Nervana.

Затронула компания и технологию Optane. Первые накопители на базе энергонезависимой памяти 3D XPoint — это лишь верхушка айсберга: они практически ничем не отличаются от обычных SSD и могут предложить только количественные улучшения, а компания Intel замахивается на всю парадигму с делением памяти на области. На вышеприведённой диаграмме всё ещё присутствуют накопители SSD в качестве быстрой памяти подкачки, но ничто не мешает и переходу полностью на модули Persistent Memory DIMM. В такой схеме останется разве что удалённое звено СХД на базе HDD с SSD-кешем, но как показывает практика и демонстрация прототипа The Machine, оснащённого 160 Тбайт единого пространства памяти, можно отказаться и от этого звена. Пока это очень сложно, поскольку память NAND не обладает нужными скоростными характеристиками, а DRAM целиком зависит от надёжности электропитания. Массовое распространение чипов 3D XPoint может положить этой сложности конец.

В предельном виде иерархия для одного вычислительного узла станет выглядеть следующим образом: «ЦП + кеш + встроенная в ЦП быстрая память типа MCDRAM + модули NVDIMM 3DXP + межузловые соединения». Здесь на помощь придёт технология NVMe over Fabric, обеспечивающая быструю связь с низким временем отклика между различными узлами ЦОД или суперкомпьютера. Решения физического уровня существуют вполне подходящие: так, шина InfiniBand EDR уже в 2014 году могла обеспечивать соединения на скорости 300 Гбит/с, а решения уровня 2017 года достигли впечатляющих 600 Гбит/с. Первое поколение Intel Omni-Path уже работало на скорости 100 Гбит/с и впереди у этой шины новые скоростные горизонты. Создание суперкомпьютеров, облачных систем или целых крупных ЦОД с объёмными системами хранения данных в виде единого пространства памяти уже не видится фантастикой: как уже было сказано, в 2018 году появятся новые модули Intel Persistent Memory DIMM, которые существенно облегчат постройку таких систем и сделают их архитектуру ещё проще и стройнее, а значит, и эффективнее.

Источник: http://servernews.ru/952378