Choć firma Intel znana jest przede wszystkim ze swoich innowacji w dziedzinie procesorów, ostatnio robi furorę dzięki nowemu rodzajowi pamięci znanemu jako Intel Optane persistent memory (PMEM), który zaciera granice między pamięcią dynamiczną a pamięcią masową. Pamięć PMEM, ma już wpływ na przedsiębiorstwa i centra danych na całym świecie, ale co to naprawdę oznacza, jak działają różne tryby PMEM i dlaczego Intel zainwestował 5 miliardów dolarów w rozwój Optane?

Czym jest PMEM?

Zacznijmy od opisania PMEM. Podobnie jak Flash, pamięć PMEM jest półprzewodnikowa i z natury nieulotna, zachowując swoją pamięć nawet po wyłączeniu zasilania. Oferuje jednak znacznie niższe opóźnienia niż Flash – zwłaszcza, że nie ma potrzeby kasowania przed ponownym zapisem. Przekłada się to na wydajność podobną do DRAM, zwłaszcza podczas przetwarzania dużej ilości małych plików, takich jak OLTP. Pamięć PMEM został azaprojektowana w celu rozszerzenia pamięci i buforowania często używanych danych, zmniejszając w ten sposób liczbę wymian dysku I/O, co skutkuje lepszą wydajnością.

Intel Optane działa w dwóch trybach: Intel Optan PMEM, używanej do zwiększania pojemności pamięci systemów, oraz Intel Optane SSD, zaprojektowanej w celu poprawy wydajności pamięci masowej. W hierarchii nośników danych Intel Optan plasuje się pomiędzy DRAM i NAND SSD, z konfiguracjami PMEM oferującymi 100 GB rozszerzenia pamięci z dostępem poniżej mikrosekundy i konfiguracjami SSD oferującymi terabajty pojemności z dostępem poniżej 10 mikrosekund. Jest tylko jedno zastrzeżenie – serwery wymagają procesorów Intel® Xeon® trzeciej generacji lub nowszych, aby wykorzystać wszystkie najnowsze funkcje oferowane przez Optane PMEM.

Przypadki użycia w centrach danych

W Intel Optane są zaopatrzone na przykład niektóre serwery Fujitsu PRIMERGY. W przypadku zastosowań związanych z pamięcią masową Optane oferuje obudowę podobną do dysku SSD, która zapewnia nawet 8-krotnie wyższą wydajność niż tradycyjne dyski SSD NAND. Ponadto Optane oferuje również konfigurację PMEM dla centrów danych z 2-krotnie większą gęstością pamięci DDR4 DRAM dla tych ekstremalnie wymagających pamięci obciążeń roboczych, które przedkładają pojemność nad szybkość, takich jak SAP HANA i serwery o dużej gęstości maszyn wirtualnych, które nieustannie walczą o ograniczone zasoby pamięci. Moduły pamięci Intel Optane można konfigurować w trzech różnych trybach:

• Tryb Memory Mode zamienia pamięć DRAM w nieadresowalną pamięć podręczną L4, dzięki czemu cała adresowalna przez użytkownika pojemność znajduje się w modułach PMEM. W tym trybie nie jest wymagane specjalne programowanie, ale dane w PMEM są lotne, podobnie jak pamięć DRAM, która je buforuje.
• Tryb App Direct pozwala systemowi na niezależne adresowanie pamięci DRAM i PMEM. Aplikacje wymagające najszybszej pamięci mogą korzystać z DRAM, podczas gdy pozostałe mogą korzystać z Optan. W tym trybie dane w PMEM są trwałe, co może znacznie skrócić czas przeładowania pamięci po awarii zasilania lub ponownym uruchomieniu. Wymaga to jednak zoptymalizowania aplikacji pod kątem trybu App Direct.
• Tryb Dual Mode to podzbiór trybu App Direct, który pozwala niektórym zasobom PMEM działać w trybie pamięci, a pozostałym w trybie App Direct.

Tak więc, dyski Optane jeszcze bardziej zacierają granice między SSD i DRAM. W ten sposób dyski Optane mogą znacznie rozszerzyć pulę pamięci, ograniczając koszty w projektach wymagających dużej pojemności pamięci dynamicznej ponad inne atrybuty.

Rzeczywiste korzyści Intel Optane

Co to wszystko oznacza? Intel Optane po prostu doskonale radzi sobie z obsługą dużej ilości danych, oferując niskie opóźnienia. Sprawdzi się to:

• W terabajtowych zbiorach danych, w których dodanie samej pamięci DRAM jest ekonomicznie niewykonalne
• W aplikacjach, które wymagają dużych zasobów pamięci i w rezultacie cierpią z powodu spadku wydajności.
• Zaletą jest zmniejszenie liczby fizycznych serwerów w centrum danych, ponieważ pamięć Optane może obsłużyć więcej maszyn wirtualnych na serwer niż sama pamięć DRAM.
• Kolejną zaletą jest szybkie ponowne uruchamianie aplikacji wymagających dużej ilości pamięci dzięki niezawodności i „zapasowi” modułów Optan. Może to skrócić czas ponownego uruchomienia aplikacji z godzin do minut.
• Które aplikacje zyskują najwięcej dzięki Optane? Obejmuje to SAP HANA, Apache Spark, strumieniowanie treści na żywo, bazy danych, obliczenia o wysokiej wydajności – praktycznie każdą aplikację, która ma dużo danych „w pamięci”.