Intel har talat om Optane DC Persistent Memory Modules (PMM) offentligt i över ett år nu, och hyllat fördelarna med en ny nivå av datacentrerad arkitektur som sitter mellan DRAM och Optane DC SSD:er, med sekventiellt långsammare SSD- och HDD-media som faller ner i pyramiden att banda på arkivnivå. Målet med persistent minne har alltid varit att flytta mer data närmare CPU:n, vilket ger DRAM-liknande latens med lagringsliknande beständighet och kapacitet. Efter ett år av att ha lyssnat på hårdvaru- och mjukvarupartner som pratar om fördelarna med beständigt minne i labbet, med lanseringen av andra generationens Intel Xeon skalbara processorer, är Optane DC PMEM nu tillgänglig för en mängd olika serverlösningar.
Intel har talat om Optane DC Persistent Memory Modules (PMM) offentligt i över ett år nu, och hyllat fördelarna med en ny nivå av datacentrerad arkitektur som sitter mellan DRAM och Optane DC SSD:er, med sekventiellt långsammare SSD- och HDD-media som faller ner i pyramiden att banda på arkivnivå. Målet med persistent minne har alltid varit att flytta mer data närmare CPU:n, vilket ger DRAM-liknande latens med lagringsliknande beständighet och kapacitet. Efter ett år av att ha lyssnat på hårdvaru- och mjukvarupartner som pratar om fördelarna med beständigt minne i labbet, med lanseringen av andra generationens Intel Xeon skalbara processorer, är Optane DC PMEM nu tillgänglig för en mängd olika serverlösningar.
Intel Optane DC Persistent Memory Module
Intel Optane DC Persistent Memory Hårdvaruöversikt
Intel Optane DC PMM har mycket högre kapacitet än traditionella DRAM. Intel Optane DC persistenta minnesmoduler kommer i 128 GB, 256 GB och 512 GB kapacitet, mycket större än DRAM-minnen som vanligtvis sträcker sig från 4 GB till 32 GB, även om större kapacitet finns. PMM:er är på samma kanal som DRAM och bör fyllas i på kortplatsen närmast CPU:n på varje kanal. En populär konfiguration som Intel rekommenderar är ett 4:1-förhållande, med 32 GB DRAM till 128 GB DCPMM, som du kan se nedan.
Varje CPU kan stödja upp till 6 beständiga minnesmoduler. I en typisk server som stöder två Intel Xeon Salable-processorer betyder det 12 beständiga minnesmoduler per system, eller upp till 6 TB i total PMEM-kapacitet (3 TB per sockel). Servrar som är kapabla med beständigt minne kommer också att visa medvetenhet om modulerna i deras system-BIOS där beständiga minneslägen kan ställas in, namnutrymmen skapas och pooler kan konfigureras, bland andra inställningar. Samma nivå av synlighet och konfiguration kan också utföras via operativsystemet.
För en titt på hur det kommunicerar använder Intel Optane DC persistent minne DDR-T-protokollet. Detta möjliggör asynkron kommando/datatiming. Modulstyrenheten använder begäran/beviljandeschemat för att kommunicera med värdstyrenheten. Databussriktning och timing styrs av värden. Ett kommandopaket per begäran skickas från värden till den beständiga minnesstyrenheten. Transaktionen kan beställas om i Intel Optane DC persistent memory controller om det behövs. Modulerna använder 64B cache-linjeåtkomstgranularitet som liknar DDR4.
Ur ett hårdvaruperspektiv är Optane DC persistent minne ett komplett system på en modul med flera nyckelkomponenter:
- Power Management integrerad krets (PMIC) genererar alla skenor för media och kontroller
- SPI Flash lagrar modulens firmware
- Intel Optane Media utgör själva lagringsutrymmet som består av 11 parallella enheter för data, ECC och reservdelar
- DQ-buffertar för signalintegritet med hög bithastighet
- AIT DRAM innehåller adressinriktningstabellen
- Energy Store Caps säkerställer spolning av alla modulköer i händelse av strömavbrott
- Kärnan i varje beständig minnesmodul finns i Intel Optane DC beständiga minneskontroller som hanterar dataöverföringar samt hantering av underkomponenterna på kortet.
Naturligtvis när man överväger själva modulerna, efter kostnad och prestanda, kanske uthållighet är det största problemet. Liksom andra lagringsmedia mäts Intel Optane DC persistent minne i Petabytes Written (PBW). PBW uppskattas baserat på bandbredds- och mediauthållighetsöverväganden över 5 års livslängd med antagande av maximal bandbredd vid målenergianvändning 24/7, 365 dagar per år. I fallet med 100% skriv 15W stöder de beständiga minnesmodulerna över 350PBW, som visas i tabellen nedan.
En ytterligare anmärkning om inställningar, Optane DC-moduler är programmerbara för olika effektgränser, vilket möjliggör ett brett urval av optimering. De beständiga minnesmodulerna stöder ett effektomslag på 12W – 18W och kan ställas in i 0.25 watts granularitet. De högre effektinställningarna ger den bästa prestandan, om än med kostnaden förknippad med högre totala strömförbrukningen för servern. I vissa fall kanske det inte är ett problem och organisationer kan välja att maxa strömuttaget baserat på serverstöd.
Intel Optane DC Persistent Memory Driftlägen
När de väl har distribuerats på en server kan PMM:erna konfigureras ytterligare i en mängd olika driftslägen som inkluderar minnesläge och direktappläge, tillsammans med en glidande skala av tilldelningar däremellan.
Optane DC Persistent Memory – Minnesläge
I minnesläge används PMM:er mycket likt DRAM. Det finns inget behov av specifik programvara eller ändringar av applikationer, beständigt minne härmar DRAM och håller data "flyktiga", även om den flyktiga nyckeln rensas varje strömcykel. I minnesläge används det beständiga minnet som en förlängning av DRAM och hanteras av värdminneskontrollern. Det finns inget fast förhållande för beständigt minne till DRAM, mixen kan vara beroende av applikationsbehov. När det gäller latensprofilen kommer allt som träffar DRAM-cachen (nära minnet) givetvis att leverera <100 nanosekunders latens. Alla cachemissar kommer att flöda till det beständiga minnet (fjärrminnet) som kommer att leverera latens inom området under mikrosekunder.
Optane DC Persistent Memory – App Direct Mode
Optane DC persistent minne har också ett App Direct-läge. Detta läge kräver specifik beständig minnesmedveten programvara/applikationer. Detta läge gör det beständiga minnet på plats beständigt men fortfarande byteadresserbart liknande minne. I App Direct-läge förblir det bestående minnet cachekoherent och erbjuder möjligheten att göra DMA och RDMA.
Det finns också möjligheten att konfigurera beständigt minne som lagring över App Direct. Här agerar beständigt minne i block på samma sätt som SSD:er skulle göra, med traditionella läs/skrivinstruktioner. Detta fungerar med befintliga filsystem, erbjuder atomicitet på blocknivå och är blockstorlekskonfigurerbar (4K, 512B). För att använda lagringen via appen direkt behöver användarna helt enkelt en NVDIMM-drivrutin. Detta läge tillåter kapacitetsskalning och bättre prestanda, lägre latens och högre uthållighet än traditionella SSD:er i företagsklass.
Fördelar med Intel Optane DC Persistent Memory
Intel Optane DC persistenta minnesmoduler erbjuder en mängd olika fördelar för slutanvändare. För det första erbjuder modulerna ett sätt att effektivt skala en servers DRAM-avtryck på ett mycket mer kostnadseffektivt sätt. Eftersom beständigt minne kan sammankopplas med DRAM-lagret, skalas det effektiva användbara DRAM-fotavtrycket snabbare med beständigt minne som förbättrar den totala TCO för en organisations serverinvestering. Dessutom, eftersom servrar kan bearbeta mer data snabbare, kan det vara möjligt för vissa att dra nytta av nya möjligheter att konsolidera arbetsbelastningar. Det finns också ett andra argument som kan framföras när det kommer till värde. För arbetsbelastningar som kanske inte behöver så mycket av nanosekunders latens DRAM erbjuder, kan organisationer välja att bygga sina servrar med mindre DRAM men mer Optane DC persistent minne för att fortfarande behålla ett rimligt, eller större, minnesfotavtryck, men med det mer kostnadseffektiva beständiga minnesmoduler snarare än DRAM.
De beständiga minnesmodulerna, som namnet tydligt anger, är beständiga. Detta innebär att PMM:erna inte behöver uppdateras med data, vilket leder till snabbare omstarter av servern. Detta är ytterst viktigt när det kommer till minnesbaserade databaser. Efter en omstart av servern kan tiden för att återställa alla dessa i minnesdata ta väldigt lång tid. Oberoende mjukvaruleverantörer (ISV) som fokuserar på högpresterande databaser har sett enorma vinster från beständigt minne under dessa scenarier, där det är en kritisk idé att komma igång snabbt. Faktum är att Intel har visat data om detta. Ett kolumnformat lagrar hela omladdningen till DRAM för en datauppsättning på 1.3 TB som de fann vara 20 minuter på en DRAM-server. En hel omstart av systemet i den servern innan beständigt minne var 32 minuter; 12 minuter för operativsystemet, 20 minuter för data. Samma server med Optane DC persistent minne tog 13.5 minuter. Medan det ser imponerande ut på ytan, är det ännu mer imponerande när man beaktar att datakomponenten bara var en och en halv minut, vilket motsvarar en 13X vinst.
Intel Optane DC persistenta minnesmoduler erbjuder också on-modul kryptering, vilket gör detta till det första hårdvarukrypterade minnet någonsin. Modulerna använder data vid vila skydd med en 256bit AES-XTP-krypteringsmotor. I minnesläge om DRAM-cachen förlorar sina data, förloras krypteringsnyckeln och regenereras vid varje start. I App Direct Mode krypteras beständiga media med en nyckel som lagras i en säkerhetsmetadataregion på modulen som endast är åtkomlig av Intel Optane DC-styrenheten. Intel Optane DC persistent minne är låst vid strömavbrott och behöver en lösenordsfras för att låsa upp. Modulerna stöder även säker kryptografisk radering och DIMM-överskrivning, för säker återanvändning eller kassering vid slutet av livet. Slutligen är signerade versioner av den fasta programvaran tillåtna, alternativ för revisionskontroll är tillgängliga.
Intel Optane DC Persistent Memory Software
Även om tonvikten helt klart ligger kring fördelarna med den beständiga minneshårdvaran, har Intel en uppsättning mjukvaruverktyg som också är viktiga. Följande verktyg skulle vara det primära sättet att hantera det beständiga minnet genom operativsystemet, kontra att slå på servern och göra dessa ändringar i systemets BIOS. Detta sparar tid och förhindrar stillestånd för att göra ändringar i farten.
IPMCTL- Verktyg för att hantera Intel Optane DC persistenta minnesmoduler
Stöder funktionalitet för att:
- Upptäck beständiga minnesmoduler i plattformen.
- Tillhandahåll plattformens minneskonfiguration.
- Visa och uppdatera firmware på PMM.
- Konfigurera data-at-rest-säkerhet på PMM:er.
- Övervaka PMM-tillstånd.
- Spåra prestanda för PMM.
- Felsöka och felsöka PMM.
NDCTL- Verktyg för att hantera "libnvdimm" undersystemenheter (Icke-flyktigt minne)
ndctl är ett verktyg för att hantera "libnvdimm"-kärnundersystemet. "libnvdimm"-undersystemet definierar en kärnenhetsmodell och kontrollmeddelandegränssnitt för plattformens NVDIMM-resurser som de som definieras av ACPI 6.0 NFIT (NVDIMM Firmware Interface Table). Åtgärder som stöds av verktyget inkluderar provisioneringskapacitet (namnutrymmen), samt uppräkning/aktivering/inaktivering av enheter (dimmningar, regioner, namnområden) som är associerade med en NVDIMM-buss.
Tillgänglighet för Intel Optane DC Persistent Memory Module
Beständiga minnesmoduler är tillgängliga nu, med många serverleverantörer som tillkännager systemtillgänglighet:
Försäljare av lagringssystem tittar också på beständigt minne som ett sätt att påskynda sina lösningar:
Molnstöd för PMEM:
Ledande leverantörer av arbetsstationer anammar också Intel Optane DC persistent minne, särskilt för datavetenskapliga arbetsbelastningar.
Intel Optane DC Persistent Memory Recensioner och riktmärken
