英特尔傲腾加速 -香港机房-释放数据价值

众所周知,内存与存储之间存在巨大的功能距离,两者的功能简直有数百万倍的距离。

但在着重用户体会的互联网行业,每一秒的推迟或许都会导致用户流失,为了提高数据拜访功能,是否可以将数据库放置到内存傍边?这便是香港机房内存数据库Redis诞生的布景,Redis在必定程度上缓解了功能需求,提高了用户体会。

但是另外一个问题随之诞生。

目前干流的服务器内存基本都是DRAM,纵观数十年来的DRAM开展状况,再结合未来开展趋势,比方DRAM的频率从十年前DDR3的1033MHz,到现在的DDR4的3200MHz以及未来的DDR5,功能的确越来越高。但是容量呢?

DRAM内存的单位容量简直没有太大的崎岖,虽然服务器内部运用时的DDR内存从干流的16GB过渡到32GB,但单条DDR内存的容量始终保持在最大128GB,多少年来,简直没有改变。

当然,服务器跟着处理器的更新换代而不停地更新,单颗处理器可支撑的内存通道数量从本来的4通道开展到现在的6通道、8通道,在必定程度上添加了可布置的内存容量。但这仍然“治标不治本”,一则服务器的物理尺度是业界标准的,很难变动,这意味着物理空间受限,很难设计更多的内存插槽;二则内存的单位本钱虽然根据商场波动略有崎岖,但整体改变不大,容量越大的内存也意味着成倍的本钱添加。

这个看似无解的问题,跟着IntelOptane中文名:傲腾)系列产品的发布而出现了曙光。IntelOptane用全新的3DXPoint材质,有相似相变存储的特性。其主要含义可以用两点来归纳:高功能与非易失性。

Intel率先推出了傲腾SSD,与传统的NANDSSD比较,其具有均衡的读写功能,而推迟则低一个数量级,让商场领会到了傲腾的高功能。但SSD一般运用PCIe通道,PCIe技能的功能并不足以彻底发挥出Optane的功能优势。因而,Intel又推出了OptanePresistentMemory(傲腾耐久内存,简称PMem)。

傲腾耐久内存是一个全新的产品,其填补了内存与主存储之间的功能距离。

傲腾耐久内存所带来的现实含义,其推迟在纳秒等级,远远小于NANDSSD的微秒等级推迟,可认为运用添加一个新的存储层,极大地提高运用响应速度

比较于CPU拜访内存的推迟,拜访傲腾耐久内存的推迟肯定要高出很多。但傲腾耐久内存的含义在于,其容量十分大,比方第一代傲腾耐久内存PMem100的最小容量为128GB,后又陆续发布750GB与1.5TB的产品,单条傲腾耐久内存的容量远超传统DRAM内存。

并且傲腾耐久内存的含义还在于,具备非易失性存储特性,这是DRAM内存所没有的,这意味着即使在掉电的状况下,傲腾耐久内存仍旧具有保存数据的能力。

正因为傲腾耐久内存一起具有DRAM的高功能和NANDSSD的非易失性存储特性,使得其运用也十分灵敏,既可以作为DRAM内存的弥补,增大体系内存容量(内存形式);又可以作为直接数据存储(运用直连形式);还可以一部分用作内存,一部分用作数据耐久存储(混合形式)。

傲腾耐久内存具有DRAM的特性,使得其可以作为传统DRAM内存的弥补,极大地增大运用或体系可用的内存空间,且无需运用任何改动。这天然便是内存数据库的最佳载体。比方在SAPHANA解决方案中,就已经认证运用了傲腾耐久内存产品。

而现在,新浪也考虑运用傲腾耐久内存来承载其Redis数据库,为用户带来更快、更好的拜访体会。为了验证傲腾耐久内存代替传统内存能否真的可以满意线上事务的需求,新浪在运用傲腾耐久内存之前,布置了一套靠近实在运用环境的Redis内存数据库环境,运用傲腾耐久内存作为内存(内存形式),运用memtier_benchmark东西对Redis实例进行压力测验,评价傲腾耐久内存在Redis数据库环境下的功能体现。

新浪用于布置Redis数据库环境的硬件渠道。选用近乎相似的硬件,图左运用傲腾耐久内存来增大体系内存容量,图右的硬件渠道则选用传统的DRAM方案

测验中所运用的memtier_benchmark软件是RedisLabs推出的一款命令行东西,它可以产生各种各样的流量形式,可以对Memcached和Redis内存数据库实例进行基准功能测验,其测验成果已经成为业界内存数据库功能评价的事实标准。

在测验场景一中,根据实践事务需求对memtier_benchmark的测验流进行调节,模仿数据块大小为512KB尺度的混合读写场景,读写份额为1:2,分别测验傲腾耐久内存和DRAM内存的读写功能以及均匀响应推迟。

需求注意的是,在测验中选用了512KB这一尺度较大的数据块,其原因在于,当傲腾耐久内存添加到服务器体系中,并运用内存形式时,本来的DRAM内存将作为傲腾耐久内存的缓存,当较小的数据块拜访,CPU或许实践拜访的便是DRAM内存,其功能和推迟与运用DRAM内存时简直没有区别。因而在测验时选用了更大尺度的测验数据块,以评价傲腾耐久内存和传统DRAM内存的功能差异。

上图即为傲腾耐久内存(AEP)和传统DRAM内存(RAM)的Redis功能比照图,从图中可以看到,即使是在512KB较大尺度的数据块混合读写时,虽然DRAM的功能更高,但距离并不显着。并且跟着压力测验时刻的不断持续,傲腾耐久内存与DRAM内存之间的功能距离有变小的趋势,这说明傲腾耐久内存彻底有能力代替传统DRAM内存。

傲腾耐久内存与传统DRAM内存在Redis数据库测验中的均匀推迟曲线图。可以看到,虽然傲腾耐久内存的推迟略高,但并不显着,仅有大约5%的距离,这说明傲腾耐久内存具有良好的功能稳定性,可以作为传统DRAM内存的弥补。

在实践运用环境中,IO数据块的尺度是不同的,一般有多种不同大小的数据块并发拜访。因而,根据这一实践状况,在接下来的测验中选用了两种尺度的数据块,分别为4KB和512KB,两种尺度的数据块一起对Redis数据块进行并发读写测验,并按不同混合份额(20%、40%、50%、60%与75%)下的功能进行计算,并比照。

从上图可以看出,在不同混合份额的大小数据块压力测验中,虽然傲腾耐久内存的均匀推迟稍高,但简直与传统DRAM内存没有显着差异。

一起,测验还对由多个Redis内存数据库组成的集群进行了压力测验,成果如下:

傲腾耐久内存的功能体现虽然会稍低传统DRAM内存,但差异并不显着。这意味着两者的功能很挨近,在运用层面并不会造成显着的差异,进而导致不良的用户体会。这也意味着傲腾耐久内存彻底可以代替传统DRAM内存。

而比较于容量开展简直稳定的DRAM内存而言,傲腾耐久内存即将推出第二代PMem200系列产品,比较第一代傲腾耐久内存,其单条功能添加至少25%,一起在新一代Intel处理器中,将支撑8通道内存,这意味着在单台服务器中可运用的傲腾耐久内存数量进一步添加,据估计,单机功能将有50%的功能增长。

除了功能之外,傲腾耐久内存的容量也将进一步增长,其具有相似NANDSSD的容量开展路线。这意味着傲腾耐久内存不只容量增长,功能也会随之增长。代替传统DRAM内存大有可为。

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