技術(shù)趨勢(shì)與內(nèi)存的局限性
如果大家對(duì)于周遭環(huán)境有細(xì)致觀察,會(huì)發(fā)現(xiàn)許多變化正在悄然間進(jìn)行,而作為全球著名科技公司的英特爾也總結(jié)了四個(gè)趨勢(shì)變化,這些變化正在深刻影響著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,影響著未來的互聯(lián)網(wǎng)世界,John Withers(謝偉中)介紹了四大趨勢(shì)。
第一個(gè),網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型以及5G技術(shù)的普及將為計(jì)算和通信帶來徹底變革。第二個(gè),隨著人工智能的興起,人工智能將在越來越多的工作負(fù)載中被廣泛應(yīng)用。第三個(gè),隨著智能邊緣的興起,越來越多的計(jì)算會(huì)轉(zhuǎn)移到更靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方。最后一個(gè),在萬物上云的趨勢(shì)下,基礎(chǔ)設(shè)施將更多地由軟件來定義,靈活性也越來越高。
John Withers(謝偉中)認(rèn)為,四大變革的關(guān)鍵是充分釋放數(shù)據(jù)潛能的能力,而數(shù)據(jù)也將從根本上重新定義人類的未來,英特爾正在各個(gè)平臺(tái)層面引領(lǐng)這一變革,致力于存儲(chǔ)并處理世界上所有的數(shù)據(jù),同時(shí)在軟件和系統(tǒng)層面上進(jìn)行優(yōu)化。
英特爾將從包括高速硅光子芯片和以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,到包括英特爾傲騰技術(shù)的存儲(chǔ)產(chǎn)品,以及包括至強(qiáng)處理器的全系列處理器,視覺處理單元、VPU、AI加速器等技術(shù)方面入手,對(duì)所有硬件與軟件進(jìn)行整合優(yōu)化,最終改變企業(yè)和消費(fèi)者管理數(shù)據(jù)的方式。
隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的逐步深入,對(duì)于計(jì)算的需求也在飛速增長,(如上圖左圖所示)英特爾架構(gòu)中的平均內(nèi)核數(shù)量呈指數(shù)級(jí)的規(guī)模增長,大致上與數(shù)據(jù)的增長趨勢(shì)相匹配。
但是,DRAM密度的增長速度在明顯放緩,(如上圖中圖所示)在數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長的背景下,內(nèi)存容量變化與需求之間的差距越來越大。
另外,存儲(chǔ)的瓶頸也逐步顯現(xiàn)。從存儲(chǔ)的趨勢(shì)來看(上圖右圖),隨著存儲(chǔ)密度的持續(xù)提升,存儲(chǔ)容量的持續(xù)增長,每TB存儲(chǔ)的IOPS會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降。
以上趨勢(shì)變化帶來的諸多挑戰(zhàn),都需要新的內(nèi)存與存儲(chǔ)層級(jí)來應(yīng)對(duì),需要提供價(jià)格更合理的大內(nèi)存和更高性能的存儲(chǔ),而英特爾傲騰技術(shù)可以提供支持,以避免在計(jì)算、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)之間的失衡。
英特爾傲騰如何突破瓶頸
傲騰是一種頗具顛覆性的技術(shù)方案,它使用由Intel開發(fā)的存儲(chǔ)介質(zhì),這是一種革命性的電阻存儲(chǔ)器技術(shù),這是一種完全不同的材料,它支持“就地寫入”,寫入前無需先擦除,它的速度比NAND快得多,一旦材料被設(shè)置好,它就會(huì)一直保持在原來的位置,直到被覆蓋。
與NAND不同的是,英特爾傲騰的技術(shù)架構(gòu)是一個(gè)縱橫交錯(cuò)的內(nèi)存元素陣列, 相當(dāng)于每個(gè)內(nèi)存單元都可以單獨(dú)尋址,這意味著它支持字節(jié)尋址。同時(shí),傲騰不需要“收集垃圾(GC)”來降低速度。另外,它也沒有寫放大的問題。
除了介質(zhì)帶來的高性能,內(nèi)存總線也帶來了巨大的性能加成。處理器可以就地處理數(shù)據(jù),而無需通過PCIe總線傳輸?shù)皆O(shè)備,無需利用文件系統(tǒng),從而避免了這種延遲損失。這些差異極具突破性,與傳統(tǒng)的NVMe存儲(chǔ)相比,性能提升10倍到100倍,目前市場(chǎng)上還沒有這樣的產(chǎn)品,所以,它的性能確實(shí)是獨(dú)一無二的。
這就是英特爾傲騰技術(shù)發(fā)揮作用的地方。英特爾開發(fā)了兩種革命性的產(chǎn)品,重新構(gòu)建內(nèi)存和存儲(chǔ)層級(jí),填補(bǔ)DRAM和傳統(tǒng)存儲(chǔ)之間的空白。
為了解決內(nèi)存容量差距,英特爾引入了英特爾傲騰持久內(nèi)存,也叫作Intel Optane PMem,它采用DIMM的形式,在DRAM內(nèi)存總線上運(yùn)行,可作為易失性內(nèi)存或持久性內(nèi)存使用。
英特爾傲騰持久內(nèi)存具有多種優(yōu)勢(shì),包括高達(dá)512GB的經(jīng)濟(jì)高效的內(nèi)存容量,更高密集,提供更整合的虛擬化服務(wù)器環(huán)境,可以提高很多應(yīng)用程序的重啟速度,特別是那些在內(nèi)存中運(yùn)行的應(yīng)用,英特爾傲騰持久內(nèi)存進(jìn)化到了第二代,其平均內(nèi)存帶寬比第一代提高了32%。
為了縮小存儲(chǔ)性能差距,英特爾還創(chuàng)建了Intel Optane SSD(固態(tài)硬盤)。與傳統(tǒng)的NAND SSD相比,Intel Optane SSD在70/30讀/寫混合工作負(fù)載下提供了超過27x IOPS/GB的性能改進(jìn),總體性能的顯著提高。
Intel Optane SSD還提供了更高每日寫入數(shù)據(jù)量(DWPD)、更低的平均延遲和更好的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。英特爾傲騰技術(shù)帶來了許多新的功能特性,這些技術(shù)正在對(duì)計(jì)算領(lǐng)域產(chǎn)生影響,也看到許多企業(yè)正在積極利用這些新技術(shù)。
英特爾Optane PMem最早是在2019年推出的,目前市場(chǎng)上有兩代產(chǎn)品,需要與第二代及第三代Intel 至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器配合使用,英特爾Optane SSD最早于2017年推出,包括第1代和第2代SSD,以及小容量啟動(dòng)盤。
英特爾一直在加大對(duì)Optane 產(chǎn)品的投入,包括英特爾傲騰持久內(nèi)存及英特爾傲騰SSD存儲(chǔ)。接下來的兩代傲騰持久內(nèi)存將會(huì)與接下來兩代英特爾至強(qiáng)可擴(kuò)展處理器相配合,英特爾也會(huì)繼續(xù)投入新的Optane SSD。
不斷發(fā)展壯大的傲騰生態(tài)
眾所周知,一個(gè)強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于新技術(shù)的普及至關(guān)重要,作為新硬件技術(shù)的核心,OEM硬件合作伙伴對(duì)于如何將新技術(shù)推向更廣闊的市場(chǎng)是很關(guān)鍵的。英特爾Optane技術(shù)現(xiàn)在可通過全球所有OEM獲得,已經(jīng)形成了完整的渠道生態(tài)系統(tǒng)。
隨著越來越多的工作負(fù)載向云和邊緣的轉(zhuǎn)移,云服務(wù)商和電信運(yùn)營商對(duì)于公共服務(wù)和企業(yè)內(nèi)部專有基礎(chǔ)設(shè)施都越來越重要,一些CSP和COSP都提供了基于英特爾Optane技術(shù)的產(chǎn)品和服務(wù)。
英特爾傲騰的軟件生態(tài)系統(tǒng)也正在迅速擴(kuò)展,為了充分利用英特爾Optane PMem和英特爾傲騰SSD的優(yōu)勢(shì),ISV合作伙伴正在著力優(yōu)化其應(yīng)用程序,以便更便捷地用到傲騰。目前,英特爾傲騰的生態(tài)合作伙伴列表還在持續(xù)增長,隨著時(shí)間的推移,英特爾傲騰的DNA已經(jīng)深入到了軟件生態(tài)系統(tǒng)中。
英特爾傲騰支撐騰訊云技術(shù)創(chuàng)新
創(chuàng)新的英特爾傲騰技術(shù)為用戶帶來許多肉眼可見的價(jià)值,由于英特爾傲騰善于應(yīng)對(duì)有大量數(shù)據(jù)的環(huán)境,在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析、云服務(wù)、高性能計(jì)算和高性能存儲(chǔ)場(chǎng)景得到了許多應(yīng)用。
在英特爾與騰訊云合作之下,騰訊云推出了云端塊存儲(chǔ)服務(wù)CBS(Cloud Block Storage),該服務(wù)使用Intel Optane持久內(nèi)存進(jìn)行優(yōu)化后性能得以提升。
騰訊云的CBS提供高效可靠的持久性塊存儲(chǔ),用于支持騰訊云客戶的高性能工作負(fù)載,如高負(fù)載的OLTP金融交易系統(tǒng)、高吞吐量的電子商務(wù)系統(tǒng)、AI數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)以及高并發(fā)的內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)(CDN)。
如上圖所示,CBS存儲(chǔ)體系架構(gòu)利用了傳統(tǒng)的分布式存儲(chǔ)和NVMe SSD,為了向用戶提供高性能的企業(yè)級(jí)云存儲(chǔ)服務(wù),英特爾與騰訊云密切合作,重新設(shè)計(jì)構(gòu)建CBS存儲(chǔ)引擎,以利用英特爾傲騰持久內(nèi)存的優(yōu)勢(shì)。
如圖所示,來自計(jì)算集群的數(shù)據(jù)首先散列到相應(yīng)的塊節(jié)點(diǎn)并緩存在Page中,隨后,數(shù)據(jù)會(huì)立即永久存儲(chǔ)到Intel Optane持久內(nèi)存中。同時(shí),Page和塊的元數(shù)據(jù)在本地也會(huì)更新到相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域。
通過這些優(yōu)化,騰訊云能夠?qū)崿F(xiàn)比當(dāng)前的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)或傳統(tǒng)直連存儲(chǔ)架構(gòu)(DAS)更低的延遲。
結(jié)束語
憑借英特爾傲騰持久內(nèi)存的優(yōu)勢(shì),CBS在性能表現(xiàn)上有亮眼表現(xiàn),越來越多的用戶在使用傲騰持久內(nèi)存來尋求技術(shù)產(chǎn)品上的突破為用戶帶來更多價(jià)值。