Poznaj pamięć trwałą Intel Optane

W tym artykule zapoznasz się z charakterystyką pamięci trwałej Intel Optane, dowiesz się na jakie wyzwania odpowiada, poznasz jej zalety i wady oraz zastosowanie.

Systematyka pamięci i storage’u

Patrząc na przekrój i transformację pamięci, w tym pamięci masowych, można zbudować model w postaci piramidy. U jej podstaw, najniżej znajdują się taśmy przechowujące najzimniejsze dane z przeznaczeniem do backupu. Wyżej ulokowane są dyski twarde HDD. Te dwa rozwiązania dzieli dość spora różnica pod względem kosztów i wydajności. Kolejno, im dane stają się gorętsze w obszarze storage’u można wyróżnić dyski Intel 3D NAND SSD, które zapewniają całkiem zadowalającą wydajność. Dla jednak jeszcze większego podwyższenia tej wydajności wprowadzone zostały dyski Intel Optane SSD. Takie dyski SSD mają zastosowanie do najbardziej gorących, najczęściej wykorzystywanych danych w obszarze storage’u, czyli klasycznego przechowywania danych. Powyżej tego obszaru, pozostając przy modelu piramidy, w wyższej części znajduje się już obszar pamięci. W tej kolejnej warstwie zastosowanie ma pamięć nowej generacji Intel Optane Persistent Memory, czyli pamięć z możliwością pracy w trybie pamięci trwałej, która zapewnia też większą pojemność w pojedynczych modułach. Natomiast na samym szczycie piramidy, na poziomie najgorętszych danych znajduje się pamięć DRAM, w której przechowywane są dane ulotne, wyżej już tylko mamy pamięć wbudowaną w procesor.

Intel Optane Persistent Memory, czyli pamięć trwała Intel Optane, w skrócie PMem

PMem to przełom w technologii pamięci. Łączy ona większe pojemności przy niższym koszcie inwestycji, zapewnia trwałość danych i elastyczne zastosowanie w zależności od typu obciążenia. Aby jak najlepiej opisać pamięć trwałą Intel Optane, można wykazać podobieństwa i różnice między tą nową generacją pamięci a klasyczną DRAM. Obie z nich bazują na modułach DIMM, korzystają z tej samej magistrali i mogą operować na takiej samej zasadzie jak pamięć DRAM, czyli przechowywać dane ulotne. Przewaga pamięci trwałej Intel Optane nad DRAM skupia się na nowych i dodatkowych funkcjonalnościach. PMem dostarcza moduły o większej pojemności: 128GB, 256GB i 512GB, podczas gdy w DRAM najbardziej popularne rozmiary to 16GB, 32GB i 64GB. Zaletą pamięci trwałej jest to, że nawet przy wyłączeniu zasilania dane są nadal przechowywane. Ponadto, dzięki funkcji szyfrowania sprzętowego dane są chronione w spoczynku. Tych dwóch funkcjonalności nie zapewniają klasyczne moduły DRAM. Warto też wspomnieć o różnicy między Intel Optane Persistent Memory a Intel Optane SSD. Pomimo że w tych pamięciach i dyskach zastosowany jest ten sam nośnik pamięci, Intel Optane to są zupełnie inne komponenty. PMem znajduje się na module DIMM, używa kanału DRAM i może być wykorzystywany zarówno jako pamięć ulotna jak i trwała. Dyski SSD Intel Optane natomiast znajdują wyłączne zastosowanie do szybkiego przechowywania danych w standardowych modelach modułów NAND (np. M.2, U.2) używają magistrali PCIe z wykorzystaniem technologii NVMe i niezmiennie są trwałe, ponieważ działają w obszarze storage’u.

Zalety pamięci trwałej Intel Optane

PMem z zasady działa w trybie trwałym, czyli przechowuje zasoby nawet przy zaniku zasilania, co zabezpiecza systemy przed utratą danych. Połączenie większej pojemności z natywnym trybem pracy pamięci trwałej zapewnia przechowywanie większych zbiorów danych bliżej procesora. Przez to dane są szybciej przetwarzane i uzyskuje się lepsze rezultaty. Obsługa pamięci trwałej Intel Optane przez najnowsze procesory 2nd i 3rd Gen Intel Xeon Scalable zapewnia odczuwalnie wyższą wydajność, szczególnie w przypadkach zwiększonego obciążenia. Pamięć trwała Intel Optane może pracować w dwóch trybach operacyjnych. Pierwszy to tryb pamięci, który świetnie się sprawdza przy obsłudze dużej pojemności zasobów, w tym przypadku pamięć działa jako pamięć ulotna i nie wymusza zmian w aplikacji. Drugi tryb to tryb bezpośredni aplikacji, który również zapewniają dużą pojemność, ale z kolei pozwalający aplikacjom na bezpośrednią komunikację z pamięcią trwałą jako pamięcią warstwy drugiej. Zastosowanie sprzętowego szyfrowania danych pozwala jeszcze bardziej chronić dane. Chodzi tutaj o 256-bitowe szyfrowanie sprzętowe AES. Klucz szyfrowania znajduje się w module i dostęp do niego ma tylko kontroler pamięci trwałej. W sytuacji, gdy nastąpi zmiana trybu funkcjonowania lub odinstalowanie modułu dane zostaną w sposób bezpieczny, kryptograficznie usunięte i dokona się nadpisanie pamięci DIMM.

Pamięci Intel Optane Persistent Memory są odpowiedzią na wyzwania użytkowników:

• dla których zakup i rozbudowa tradycyjnych pamięci DRAM są za drogie,
• którzy potrzebują większej pojemności i lepszych osiągów,
• dla których problemem jest słaba wydajność przy większym obciążeniu i powolny storage.

Decydując się na pamięci Intel Optane Persistent Memory, można sporo zaoszczędzić. Wybór lub zastąpienie pamięci DRAM pamięciami PMem przy systemach powyżej 512GB jest opłacalne. Przy większym obciążeniu i zasobach zastosowanie pamięci PMem ulepsza wskaźnik TCO całego rozwiązania. Pamięci PMem zapewniają także większe możliwości. Dzięki pojemnościom 128GB, 256GB i 512GB w pojedynczych modułach zyskuje się większe pojemności pod obszerniejsze zasoby. Możliwa jest też konsolidacja obciążeń przy wysokich maszynach wirtualnych z niskim wykorzystaniem procesora. Intel Optane Persistent Memory daje zwiększoną szybkość przez eliminację wąskich gardeł przy dużym obciążeniu dysków. Zastosowanie PMem pozwala też dodać szybki storage z poziomami przechowywania danych.

Zastosowanie i korzyści w liczbach

Intel Optane Persistent Memory jest wykorzystywane przez czołowych producentów takich jak Lenovo, HPE, Dell, Cisco, SAP, VMware, czy Microsoft Azure. Współpraca z topowymi dostawcami z obszaru DataCenter i usług chmurowych pozwoliła zoptymalizować ich rozwiązania pod kątem różnych obciążeń roboczych. Dlatego PMem ma wiele zastosowań, m. in. w analityce, bazach danych, czy wirtualizacji. Korzyści z zastosowania pamięci DDR4 DRAM w połączeniu z Intel Optane Persistent Memory z porównaniu z zastosowaniem samych kości DDR4 DRAM przedstawiają poniższe liczby.

• SAP HANA – analityka
  • do 67% konsolidacji nodów
  • do 2,5x większa wydajność
  • do 62% mniejsze koszty HW
• SQL Server – Hyper-V, wirtualizacja
  • do 33% większa pojemność pamięci
  • do 36% więcej VM per node
  • do 26% niższy koszt HW per VM
• VMware ESXI VMmark – zwiększenie maszyn wirtualnych per node
  • do 33% więcej pamięci
  • do 25% więcej VM per node
  • do 18% niższe szacunkowe koszty HW per VM
• VMware VMmark/VMware VSAN – zwiększenie maszyn wirtualnych per node
  • do 33% więcej pamięci
  • do 33% więcej VM per node

do 23% niższe szacunkowe koszty HW per VM

——————————————————————————————————–

Co myślisz na temat tego rozwiązania?
Podziel się z nami swoimi spostrzeżeniami w komentarzach.

Jeżeli potrzebujesz wsparcia w doborze pamięci lub innym obszarze związanym z projektowaniem i modernizacją infrastruktury IT, zapraszamy do kontaktu.