自英特爾(Intel)和美光科技(Micron)在2015年7月推出其3D XPoint非易失性存儲器以來，IT專業(yè)人員一直在談論此類產(chǎn)品的性價比。對于3D XPoint最初的市場接受度，充其量只能說是冷淡。

[[312186]]

但是隨著Intel和Micron推出3D XPoint SSD(也稱為存儲類內(nèi)存SCM)和DIMM(也稱為數(shù)據(jù)中心持久性內(nèi)存模塊DCPMM，或簡稱PMEM)，并且有實際的基準測試，OEM系統(tǒng)供應商的興趣不斷提高。盡管性能指標令人印象深刻，但沒有吸引用戶的興趣。

SCM是3D XPoint的第一個部署。根據(jù)ServeTheHome網(wǎng)站的數(shù)據(jù)，SCM基準通常顯示出非常低的延遲，并且IOPS大約是最快的NVMe閃存SSD的三分之二至三倍。而根據(jù)AnandTech稱，大型數(shù)據(jù)傳輸基準已顯示多達10倍的改進。

也許SCM最重要的性能優(yōu)勢是其較小的寫入延遲，這對于NAND閃存而言很難實現(xiàn)。SCM主要用于高性能存儲陣列，盡管它也可用于服務器。

性價比難題

對于很多IT專業(yè)人員而言，問題在于性價比。對于相同容量，SCM的平均價格點通常比最快的NVMe閃存SSD高出四到五倍。這意味著但從性價比來看，并沒有太多價值。SCM的價值在于可從中獲益的應用程序，以及該性能改進帶來的 “線上”收益。

對于很多IT專業(yè)人員而言，線上收益是新概念。這是指來自來自更快響應時間和更早進入市場時間的收益-如果沒有這種性能改進就不會有該收益。其中一個很好的例子是高頻交易，其中延遲減少10倍可以返回數(shù)百萬的收入。對于其他企業(yè)而言，延遲時間和響應時間的改善可以縮短產(chǎn)品上市時間，并提高市場份額，如果上市時間延遲則不會有這些收益和利潤。

那么，哪些應用程序從SCM中受益比較大?那些需要較低的讀寫延遲和大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。?shù)據(jù)庫和各種AI技術(包括機器學習、深度機器學習和神經(jīng)網(wǎng)絡)都可受益于減少的寫入和讀取延遲。數(shù)據(jù)倉庫、大數(shù)據(jù)分析和高性能計算則可受益于更快的大數(shù)據(jù)傳輸。

工作原理

DCPMM或PMEM呢?在我們了解如何有效利用這項技術前，我們需要一些背景知識。

在本文撰寫時PMEM僅可從Intel獲得。它是基于DDR4標準的DIMM規(guī)格的3D XPoint。它包括每DCPMM128 GB到512 GB。每個CPU或插槽最多有6個DCPMM。每個DCPMM與DRAM DIMM配對。DCPMM支持需要第二代或更高級的Intel Cascade Lake處理器。

按字節(jié)為單位來看，DCPMM的成本約為DRAM的一半，但速度要慢10倍左右。兩者均以字節(jié)模式寫入。這里的關鍵區(qū)別在于數(shù)據(jù)持久性。即使斷電，PMEM也可以用作永久內(nèi)存。由于它基于非易失性3D XPoint技術，因此數(shù)據(jù)不應該總是持久的嗎?答案是肯定的。

PMEM有兩種模式：內(nèi)存模式和應用程序直接模式(AppDirect)。內(nèi)存模式通常會使用持久性內(nèi)存，使其看起來就像是DRAM。當使用PMEM時，系統(tǒng)會看到更大的DRAM分配。它使用DCPMM作為主存儲器，而DRAM DIMM作為快速緩沖區(qū)，用于快速存儲所需數(shù)據(jù)。在性能方面，這比使用DRAM緩沖NVMe NAND閃存SSD更好。內(nèi)存模式比較好的部分是它不需要更改應用程序或文件系統(tǒng)即可使用PMEM，它即插即用。但是，數(shù)據(jù)不被認為是持久性的。要保持持久性，需要AppDirect。

持續(xù)優(yōu)勢

AppDirect使DCPMM的外觀、感覺和行為像RAM磁盤一樣。即使關閉電源，數(shù)據(jù)仍然存在。這可以實現(xiàn)快速重啟，從而很大程度地減少停機時間和數(shù)據(jù)丟失，盡管它本身不能啟動。 AppDirect之所以吸引關系數(shù)據(jù)庫是因為，當在運行內(nèi)存時，它可簡化原子性、一致性、隔離性和持久性要求。更大的內(nèi)存大小也使在內(nèi)存中幾乎所有數(shù)據(jù)庫的運行變得更加容易。但是與內(nèi)存模式不同，AppDirect不能即插即用。它需要修改應用程序，可能還需要修改文件系統(tǒng)，而不是一項瑣碎的任務，而且可能是一項巨大的任務。

一種知名的AppDirect部署是具有Exadata X8M的Oracle數(shù)據(jù)庫。甲骨文跨融合以太網(wǎng)使用AppDirect進行遠程直接內(nèi)存訪問，以整合所有DCPMM在存儲服務器中，使它們對于所有數(shù)據(jù)庫服務器都顯示為單個持久內(nèi)存池(每個機架最高27 TB)。這樣做的結果令人驚訝，可提供19 µs或更短的延遲以及1600萬個8K SQL讀取IOPS。甲骨文以與其非永久性存儲器Exadata X8相同的價格提供該產(chǎn)品，Exadata X8具有250 µs的延遲和657萬個8K SQL讀取IOPS。在相同價格下，延遲降低了10倍以上，IOPS則提高了約2.5倍。

這讓我們回到最初的問題? SCM和PMEM物有所值嗎? 答案是：“看具體情況。”這取決于更低的延遲、更快的響應時間和更快的大數(shù)據(jù)吞吐量是否會顯著提高生產(chǎn)力、上市時間和業(yè)務收入。最終還取決于性價比。