Tendencias de memoria definida por software entregan velocidad y alto rendimiento

Conozca la memoria persistente

A medida que el rendimiento de la CPU crece constantemente y el rendimiento del almacenamiento permanece plano, la memoria persistente apunta a cerrar la brecha en el centro de datos. La memoria persistente es un almacenamiento técnicamente persistente que puede usar como memoria debido a su baja latencia. Desde una perspectiva de programación, aparece como un medio direccionable por bytes. También utiliza carga/almacenamiento para el acceso a datos en lugar de lectura/escritura y tiene latencia predecible.

Un módulo de memoria dual en línea no volátil (NVDIMM) actúa como memoria persistente y como almacenamiento en bloque. Hay tres tipos de NVDIMM. NVDIMM-N es una RAM dinámica (DRAM) mapeada en memoria con flash incorporado, NVDIMM-F es flash mapeado en memoria y NVDIMM-P combina DRAM mapeada en memoria y flash mapeado en memoria. Pero para aprovechar estas tecnologías de memoria persistentes, asegúrese de que su software sea compatible. Las aplicaciones usan almacenamiento en bloque para la persistencia de datos, por lo que debe modificar las aplicaciones o utilizar un sistema de archivos entre la memoria persistente y la aplicación.

La memoria persistente probablemente no tendrá una adopción generalizada hasta alrededor de 2019. Tanto Linux como Windows Server 2016 tienen un fuerte soporte para la tecnología, pero el costo de los NVDIMM deberá disminuir antes de que la mayoría de las empresas se sumerjan en la memoria persistente.

La infraestructura definida por software se extiende a la memoria

Después de adoptar la memoria persistente, el siguiente paso lógico es usarlo para complementar otro almacenamiento persistente, y la memoria definida por software juega un papel en ese proceso. La memoria definida por software maneja la memoria y el almacenamiento como servicio, usando herramientas de software para mover datos a través de dispositivos físicos. Agrega nuevos niveles de memoria a DRAM que son compatibles con el software, lo que permite a los usuarios dividir de manera flexible la memoria total y presentar un conjunto de servicios al sistema host que están disponibles en toda la red del clúster. Actualmente es un concepto incipiente, y el software que se está desarrollando para la memoria definida por software está asociado con hardware de proveedores como Intel y Diablo Technologies. Sin embargo, la mayor parte del código debería ejecutarse en una combinación de hardware a medida que evoluciona la tecnología.

La memoria definida por software puede mejorar con los servicios de datos, como la compresión, la replicación y el cifrado. La compresión puede aumentar el espacio de NVDIMM persistente por cinco veces, por ejemplo, y reducir el tiempo para transferirlo a la memoria. El poder de la memoria definida por software depende en gran medida de las herramientas de servicio de datos que desarrollarán los proveedores.

Use herramientas para optimizar la memoria definida por software

En el futuro, será importante optimizar la infraestructura de almacenamiento y memoria para tecnologías de memoria definidas por software, como NVDIMM. Por ejemplo, algunos servidores pueden tener 500 GB de RAM y 10 TB de NVDIMM asignados a direcciones de memoria. Un controlador de sistema operativo identifica el espacio NVDIMM y lo compromete desde el grupo de memoria, lo que evita que el sistema operativo interfiera con los datos persistentes y permite que los datos persistan durante el apagado.

Agregue herramientas basadas en software, como un RAMDISK persistente (PRAMDISK), al controlador, lo cual capitalizará en el espacio NVDIMM. La implementación de PRAMDISK es simple y la herramienta aumenta el rendimiento del espacio de almacenamiento mucho más que una unidad de estado sólido Peripheral Component Interconnect Express (SSD). Para optimizar aún más el rendimiento, use la afinación del rendimiento para las transferencias de PRAMDISK a DRAM con una sola instrucción. Las herramientas de almacenamiento en caché pueden extender la memoria, convirtiendo los 500 GB en aproximadamente 4 TB. La matriz de puertas programable en el campo ayuda a los procesadores a comprimir los datos y duplicar el espacio efectivo del NVDIMM.

Nuevos tipos de memoria del servidor se adaptan al cómputo de alto rendimiento

El modelo de memoria definida por software se extiende a diferentes estructuras de memoria, impulsando el desarrollo de tecnologías como el Cubo de Memoria Híbrido (HMC). HMC crea matrices 3D con acceso a memoria en serie al apilar chips de memoria en ensamblajes verticales. Los fabricantes de servidores pueden instalar cada ensamblaje cerca del procesador, un diseño de memoria cercana que proporciona un rendimiento mayor que un enfoque de memoria lejana. Las HMC ofrecen mayor ancho de banda, menos consumo de energía y una huella física más pequeña que los dispositivos de memoria de doble velocidad de datos 3 (DDR3).

Los HMC compiten con otro tipo de memoria de servidor emergente, High Bandwidth Memory (HBM), una interfaz de alto rendimiento que tiene como objetivo acercar los dispositivos de memoria a la CPU o GPU a través de un intercalador. Al igual que los HMC, los módulos HBM tienen mayor ancho de banda y funcionan con menos frecuencia y potencia que las tecnologías de memoria convencionales.

Los proveedores compiten para crear la mejor alternativa de flash

Mientras que un NVDIMM ofrece un acceso de datos más rápido y un rendimiento del sistema mayor que el DRAM persistente, apenas se puede comparar con 3D XPoint, una colaboración entre Intel y Micron que actúa como un SSD y como una nueva clase de NDVIMM. El modelo SSD de 3D XPoint se integra fácilmente con los servidores y el almacenamiento existentes, pero su modelo NVDIMM aún no cuenta con un compilador, cargador de enlaces y soporte del sistema operativo disponibles. La versión NVDIMM de 3D XPoint tiene un 20% de la velocidad de DRAM volátil estándar, pero su software deberá adaptarse a la tecnología. Para aprovechar el 3D XPoint NVDIMM, debe tener una clase de memoria persistente en el compilador y una atomicidad garantizada al escribir datos.

Sin embargo, la ruta prometedora de 3D XPoint tocó un inconveniente: el controlador para la memoria en la versión 3D XPoint de Intel, llamado Optane, no cumplió sus objetivos de rendimiento. Solo ofreció cuatro veces la velocidad, a diferencia de un aumento de velocidad de 10x en los SSD de Micron. Sin embargo, Samsung y SanDisk de Western Digital están trabajando en productos de reemplazo de flash que competirán directamente con 3D XPoint.