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隨著企業(yè)不斷發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序，他們逐漸發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)是影響客戶體驗(yàn)的主要瓶頸。

傳統(tǒng)的存儲(chǔ)I/O對(duì)于快速的處理器和網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)是不夠的。閃存存儲(chǔ)以10倍于傳統(tǒng)存儲(chǔ)的性能而備受青睞，因此大部分關(guān)鍵應(yīng)用都要求使用緩存。

隨著數(shù)據(jù)量的大幅增長(zhǎng)以及各種數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的出現(xiàn)，存儲(chǔ)市場(chǎng)保持著快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。然而，這些應(yīng)用極大地消耗著硬件性能。隨著性能需求的不斷提升，即使是閃存也顯得力不從心了。

因此，我們需要新的技術(shù)和新的架構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)這個(gè)新的挑戰(zhàn)。

下一輪的“軍備競(jìng)賽”是存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存

隨著性能需求的快速增加，存儲(chǔ)系統(tǒng)需要變得更快、更加密集、更加便宜，同時(shí)還要更加綠色。內(nèi)存中處理(毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)極大的消耗內(nèi)存)也帶來(lái)了不斷增加的內(nèi)存配置以及動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)內(nèi)存(DRAM)的成本和能耗之間的平衡問(wèn)題。

這些發(fā)展的結(jié)合形成了一個(gè)近乎***的風(fēng)暴，那就是存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存(SCM)。SCM已經(jīng)成為了一個(gè)新的流行詞，代表著下一代的非易失性內(nèi)存(NVM)。

將下一代持久性存儲(chǔ)應(yīng)用到自己產(chǎn)品中的先行者將獲取每年十億計(jì)的收入，而且還會(huì)隨著時(shí)間推移不斷增加。SCM技術(shù)在目前的生態(tài)系統(tǒng)中有多個(gè)切入點(diǎn)，每一個(gè)切入點(diǎn)都能帶來(lái)高價(jià)值。

這一輪的變革大致順序可以用以下三個(gè)場(chǎng)景來(lái)說(shuō)明：

作為下一代的閃存替代技術(shù)，將徹底改變外部存儲(chǔ)。

NVM到DRAM的擴(kuò)展將帶來(lái)更大規(guī)模的內(nèi)存中處理(in-memory processing)。

持久性內(nèi)存能徹底改變存儲(chǔ)架構(gòu)。

存儲(chǔ)變革

目前的閃存技術(shù)具有很高的性能，但同時(shí)價(jià)格也很昂貴。盡管如此，它的性能依然比DRAM要低出四個(gè)數(shù)量級(jí)。新型的SCM技術(shù)將有機(jī)會(huì)拉近這個(gè)差距。

新型的固態(tài)內(nèi)存可以提供比目前的閃存快10到100倍的性能，它能夠應(yīng)用在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)架構(gòu)下，為存儲(chǔ)極大地提升性能。由于大部分的閃存發(fā)展都側(cè)重于提升密度和價(jià)格，而非速度，因此未來(lái)的閃存市場(chǎng)會(huì)遭受來(lái)自這些新技術(shù)的威脅。新的SCM在性能上會(huì)有極大的提升，雖然它的價(jià)格比閃存貴很多，不過(guò)它一定會(huì)比DRAM便宜。Intel的3D XPoint是一個(gè)新型存儲(chǔ)的例子，它比目前的閃存存儲(chǔ)要快，它將作為SSD、NVMe和PCIe存儲(chǔ)的替代品。

可擴(kuò)展內(nèi)存

更為精彩的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是將SCM安裝在系統(tǒng)內(nèi)存雙列直插式內(nèi)存模塊(DIMM)上，并通過(guò)機(jī)載系統(tǒng)內(nèi)存控制器訪問(wèn)內(nèi)存語(yǔ)義，從而擴(kuò)大了系統(tǒng)中可尋址內(nèi)存的數(shù)量。這顯然意味著DIMM和附加固件以及可能的操作系統(tǒng)級(jí)軟件的變化。

雖然困難，但真正的轉(zhuǎn)型會(huì)帶來(lái)巨大的回報(bào)。目前已有多個(gè)廠商正在追求這項(xiàng)技術(shù)。如果你在今天要使用大量DRAM時(shí)，系統(tǒng)會(huì)非常昂貴，并且耗電量也過(guò)大。當(dāng)前的分析工作負(fù)載 - 特別是未來(lái)的認(rèn)知計(jì)算應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)的爆炸式發(fā)展 - 需要大量的內(nèi)存中處理。憑借SCM承諾的高密度和低功耗的組合，它將很好的滿足這些要求。

然而，這個(gè)用例提出了行業(yè)必須克服的一些顯著的挑戰(zhàn)。只有生態(tài)系統(tǒng)中主要參與者才能通過(guò)系統(tǒng)級(jí)別的改變來(lái)解決一些SCM技術(shù)的障礙，這些變化即將到來(lái)。市場(chǎng)上廣泛傳言2017年英特爾準(zhǔn)備在其Purley服務(wù)器平臺(tái)的DIMM上引入3D XPoint，并且其他廠商可能會(huì)嘗試引入兼容的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品。三星的產(chǎn)品可能是基于傳統(tǒng)閃存的演進(jìn)，這可能是SanDisk技術(shù)的***次迭代。

許多擁有突破性技術(shù)的公司失敗的原因是他們需要在軟件上做一些改變才能使用他們的技術(shù)，哪怕只是小小的一點(diǎn)改變。計(jì)算機(jī)行業(yè)走到今天的道路漫長(zhǎng)而曲折，路上充斥那些公司的殘骸。正因如此，目前的廠商不會(huì)再犯同樣的錯(cuò)誤。新技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)將具有與DRAM相同的語(yǔ)義，并且不需要任何代碼更改工作，最多只需要在系統(tǒng)固件包中提供系統(tǒng)級(jí)驅(qū)動(dòng)程序。首先上市的產(chǎn)品可能是Diablo Technologies的Memory1，它使用系統(tǒng)級(jí)固件來(lái)允許使用內(nèi)存語(yǔ)義訪問(wèn)DIMM閃存。

最終能代替DRAM的SCM至少要與DRAM一樣快，不需要固件中介，與DRAM高速緩存的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)DRAM性能。目前，市場(chǎng)上唯一能夠達(dá)到這些標(biāo)準(zhǔn)的SCM產(chǎn)品只有Nantero的碳納米管內(nèi)存和幾種電阻式RAM，這些技術(shù)已經(jīng)在原型開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段得到證明。如果憶阻器可以批量生產(chǎn)的話，它也將是一個(gè)很好的候選者。

內(nèi)存和存儲(chǔ)層的融合

可見(jiàn)的SCM用例是允許主系統(tǒng)中的持久性內(nèi)存語(yǔ)義來(lái)進(jìn)行尋址。能夠允許軟件將系統(tǒng)的一部分作為持久性的空間有可能完全改變整個(gè)體系結(jié)構(gòu)，從而解決大量的問(wèn)題。最終的結(jié)果是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將僅具有單層存儲(chǔ)——DRAM與SCM融合，存放動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和持久數(shù)據(jù) - 文件或?qū)ο蠹?jí)別的層次完全消失。最終軟件將被大大簡(jiǎn)化為一個(gè)單層的整體架構(gòu)，成本也隨之降低 ，外部存儲(chǔ)層及其相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜性問(wèn)題以及大部分管理成本都會(huì)消失。

這次的演變過(guò)程可能會(huì)超過(guò)十年，演變涉及系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用和操作系統(tǒng)，以及幾代從業(yè)者的架構(gòu)思維，這也是最重要的。