处理器为中心转为存储系统为中心,数据不再由运算节点私有,而是开放给所有处理器,这就是The Machine的变化。运算节点可以是通用处理器,也可以是专用FPGA、GPU等加速器。
展示中的The Machine节点,非易失性存储器通过光网互联构成统一存储池,因此在The Machine中,存储架构、光网是重头戏。结合示意图可以看出,The Machine主体已经变为存储池。
当多级存储架构也难以跟上运算需求的时候,干脆将分级减少,在The Machine中,整个系统分为内存和非易失性存储,传统硬盘和SSD都成了磁带机。业界寻找非易失性存储介质之路从未停息,目前使用的NAND的速度跟成本高度相关,耐久度却跟容量成反比,替代传统硬盘指日可待,但并不适用于高性能领域。
PCRAM即相变存储器(Phase-Change Memory)是比较早被关注的选项,特点是性能远超NAND,容量和同时代NAND类似,但耐久度要高三个数量级,IBM是PCRAM的支持者。
惠普在The Machine中原计划使用忆阻器(Memristor),忆阻器是一种新近诞生的,继电阻、电感及电容之后第四种基础电路元件,是一种能够记忆流经其电荷的元件。性能上,忆阻器与PCRAM互有胜负,写入功耗上要低一个数量级,是比较理想的选择,惠普曾宣布和海力士合作量产忆阻器,但就在2015年,计划发生改变,The Machine原型机选择了现成且更加强大的NVDIMM作为NVM(Non-volatile memories)。
NVDIMM是一种集成了DRAM+闪存芯片的非易失内存技术,不但继承了DRAM技术带宽高、成本低、随机访问的特性,又能够在系统完全掉电时保存完整数据。正常运行时,表现为普通DRAM,但在掉电时,由超级电容供电数秒,NVDIMM能迅速将内存数据转移到闪存中。当电力恢复后,能快速还原数据,系统瞬间恢复至掉电前的工作状态继续工作,从而达到了掉电保护的目的。让人想起曾经的i-RAM,但工业设计上是真正批量的产品, 8GB产品目前已经在惠普ProLiant Gen9服务器上使用。某种意义上说,The Machine实现了十多年前高端PC玩家的理想:超大容量i-RAM做硬盘。
存储介质是速度的基石,文件系统不跟上则会造成极大浪费:在传统文件系统中使用NVM存储器的时候延迟时间很短,远高于SSD,但构成上看,其软件开销(software overhead)占比竟然高达70%,而SSD则在20%左右,HDD仅为0.3%。
由此可见,传统文件系统是真对HDD这种慢速存储器设计的,配合The Machine会成为巨大的累赘,NVM文件系统将会取消对高速存储已经没有意义的页缓冲,大幅降低软件开销。NVM FS已无需缓冲,充分释放The Machine的潜力,回想起来,当年的 i-RAM也是吃了文件系统的大亏。
光纤替代铜缆早已在外部网络中进行,计算机内部网络则刚刚开始。从数据中心的网络设备到机架内设备的互连、乃至芯片封装内部的通信电路,全部都采用光通信。从而使得通信效率大为提升。性能方面光纤可以提供更高的数据吞吐和提供更低的延迟,更重要的是,光纤互联的成本仅有铜互连的1/8,功耗降低到后者的1/20,在The Machine这样完全共享存储资源的系统中尤为重要。
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不明觉厉
你是弱智么?NVMe和这个有什么关系
一个是NVM:Non Volatile Memory,一个是NVMe:Non Volatile Memory express。智商正常的都会觉得二者有关吧?当然,你不一定看得出。
nvme协议和这个有关吗