【傲騰觀察室】基于英特爾傲騰持久內存的大內存技術如何打破IO墻
IDC曾發出預測，預計到2025年，全球數據量將達到175ZB，當數據量加速增長，當企業對數據價值挖掘的需求越來越高，人們對于存儲和計算效率也提出了更高要求，當有越來越多的數據無法被利用，越來越多的技術專家開始將問題歸咎于經典馮諾依曼架構的局限性。
如何突破馮諾依曼架構的局限性，業內有許多思考和嘗試，其中以英特爾®傲騰™持久內存的做法最具代表性。
傲騰觀察室：請回答2021
在11月18日，百易傳媒（DOIT）舉辦的一場名為“傲騰觀察室”的在線直播活動中，作為數據存儲產業的資深觀察者，DOIT總編宋家雨在與業內多位技術專家溝通中得到一個結論。
宋家雨表示，目前，應對馮諾依曼架構局限性問題，業內出現了兩類解決方案：一類是存算一體化架構，它讓存儲具備計算的能力，從而解決數據反復搬遷導致的效率低下問題。一類是改良性的方案，把內存做得更大，把更多數據放到靠近核心的地方，從而解決數據搬遷的問題。
從目前來看，存算一體化方案在成熟度上還需要更多驗證，而依賴于新型存儲介質打造的傲騰持久內存方案，可以以更低的成本提供更大的內存空間，緩解內存不足的問題。而且，由于對架構的變化相對較小，所以，這是目前市場上接受度更高，成熟度更高的實踐方案。
站在2021年來看英特爾®傲騰™，與幾年前英特爾®傲騰™剛推向市場時已有很大不同，彼時，都在談論傲騰是什么。而現在，人們對于傲騰持久內存的討論已變為實際應用場景的實踐分析，談論傲騰如何提高效率、降低成本，幫助企業塑造競爭力。
英特爾®傲騰™持久內存有兩種使用模式，一種是內存模式，它將DRAM作為其高速緩存使用，兩者結合構成大的內存資源池，從而以較低的成本提供較大內存容量，在許多場景中有不遜色于原來純DRAM內存方案的表現。
英特爾®傲騰™持久內存技術的另外一種模式叫做App Direct，它對于操作系統和應用程序都提出了一定要求，用戶想使用這種模式需要應用層面上做出一些調整，這大大提升了用戶的使用門檻和使用難度。
為了破解這一難題，業內一些創新企業進行了許多探索和實踐。
基于英特爾®傲騰™的大內存技術：將內存和外存合二為一
MemVerge是一家大內存技術方案的代表性企業，它基于英特爾®傲騰™持久內存技術開發了一套軟件技術架構，MemVerge可以幫助用戶屏蔽傲騰持久內存技術本身的復雜度，讓用戶能更輕松地用上傲騰持久內存，獲得更大的內存空間。
MemVerge的創始人兼CEO范承工是數據存儲領域的傳奇人物，他曾是EMC中國卓越研發集團創始人、VMware中國研發中心創始人，他還是著名分布式存儲VMware vSAN的帶頭人，他對于數據存儲架構本身有深入的實踐經驗，而他所開創的大內存技術正在成為新的技術潮流。
范承工在直播中介紹稱，在以前，計算架構的瓶頸往往在于計算和網絡，而當數據越來越多，如何快速高效處理，其瓶頸轉變為存儲部分，在于存儲和內存，大內存技術的出現就是為了解決計算架構中的存儲瓶頸。
理想的計算架構中，需要參與計算的數據都存放在內存中，這里所說的內存既包括L1、L2、L3緩存，也包括DRAM，系統訪問內存數據時幾乎可以不用等待。然而，能存在內存里的數據是非常有限的，DRAM相對于L3、L2、L3緩存要大的多，但仍有許多數據不能放在內存里。
于是，剩下的數據就只能放在外部存儲里，外部存儲包括常見的磁盤、SSD等外部存儲設備和外部存儲系統等，當系統需要訪問外存上的數據時，需要把數據搬遷到內存里，這需要明顯的等候時間，當數據量越來越大時，等候時間也越來越長，這種現象就叫做IO墻。
大內存技術的做法是將內存和外存合二為一，將兩者組合成大內存，既利用了內存的高性能優勢，又利用了外存的非易失性（掉電不丟數據），從而省去了數據在外存和內存之間的搬遷時間，從而消除IO墻，消除存儲瓶頸。
2019年，英特爾推出了傲騰持久內存，它可以作為大內存的核心硬件，作為業內第一款商用的SCM（Storage Class Memory，存儲級內存）解決方案，它比傳統DRAM內存的容量更大，同時兼具非易失性，性能接近于傳統內存，這使得大內存方案的落地成為可能。
基于英特爾®傲騰™的大內存技術：落地與應用
MemVerge的大內存軟件可以將不同的內存硬件虛擬為一個大的內存池，在應用看來，大內存軟件構建的內存池與原來的DRAM沒有任何區別，應用無需做出任何改變即可使用大內存池。另外，大內存軟件還提供了各種常見的數據服務，比如快照、復制以及安全功能。
宋家雨認為，MemVerge大內存軟件的設計非常巧妙，它構建了一個傲騰內存與應用軟件之間的中間層，屏蔽了背后復雜的技術實現，讓實際環境中許多舊有的成熟的應用軟件無需做任何修改即可利用以英特爾®傲騰™構建的大內存方案，這為大內存技術的普及打下了良好基礎。
在將MemVerge大內存軟件推向市場的一年多時間以來，已經在包括金融行業，高性能計算，以及云服務等領域得到了許多應用，而且，許多場景的具體用法都有所不同。
金融行業中，一些銀行和交易市場將大內存技術用于內存數據庫，不僅提供了更大容量的內存，同時還利用了快照技術，從而能在宕機時快速重啟并恢復業務服務，比起傳統方式的速度快了約1500倍，極大提升了系統的容錯性和服務的連續性。
在高性能計算領域，特別是在涉及生物基因計算場景中，大內存技術可以幫助生物信息科學家更高效地進行基因分析，能將獲取結果的速度提高30%-60%，這無論是對于新冠病毒的研究，還是對于癌癥治療的研究，諸多生物基因相關研究工作都大有裨益。
云服務商利用大內存技術提高單臺設備的內存容量，從而提高單臺設備的虛擬機密度，用一樣的硬件提供更多虛擬機服務，這意味著單個虛擬機成本的降低，也意味著競爭力的提升。
新技術新趨勢，傲騰持久內存將扮演更重要角色
以英特爾®傲騰™打造的大內存技術要打破IO墻，突破存儲瓶頸，解決真實的用戶痛點，擁有令人向往應用前景，但以傲騰為代表的SCM要做的事情還遠不止于此，我們也看到，一場技術架構變革正在數據中心里有序進行。
2019年，英特爾牽頭成立了名為CXL（Compute Express Link）標準組織，以實現CPU與GPU、FPGA等各種專用加速件的高速互聯，對于突破存儲瓶頸也意義重大。
對于存儲來說，CXL是一種新的內存接口，與原來的DDR相比，CXL具有更高的可擴展性，更高的帶寬。CXL支持包括英特爾®傲騰™以及SSD等各種存儲方案，它的架構設計不局限于單個系統，而且可以在多機之間進行連接，可以實現多機之間的共享。
范承工表示，CXL是一個改變游戲規則的新技術，它可以實現內存和計算的相對獨立，可以實現多機之間的內存池化共享，可以實現真正的可組合基礎設施，可以動態地為系統添加計算、內存、存儲資源。
這意味著，CXL將有助于實現計算、存儲和網絡資源的機架級解耦，將改變未來的數據中心計算架構形態，一個大的內存池將出現，而傲騰持久內存在未來數據中心架構中也將扮演更重要的角色。
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