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别犹豫!Optane Memory才是跨时代、革命性产品

都说三日不见如隔三秋,这句话既适用于Memverge创始人兼CEO 范承工博士,也适用于今天的技术发展。从EMC亚太研究院的掌舵人,双核之一,到Memverge创始人,范承工博士的职业生涯轨迹和持久性内存技术的发展轨迹关系密切。

2019年全球闪存峰会期间,存储在线总编宋家雨特邀范承工博士进行专访,对以Optane Memory为代表的SCM市场发展,进行了深刻的剖析。

宋家雨:请您介绍一下您创办的Memverge公司?

范承工:我们公司叫Memverge,我们是两年前在美国创立的科技企业,我们公司的产品是基于持久性内存,也就是”存储级内存”硬件上开发的软件系统,我们的产品是软件。

所谓SCM(Storage Class Memory,存储级内存)产品,其特征是其性能介于内存和NAND SSD存储之间,主要致力于抹平了存储和内存之间长久以来存在不可逾越性能鸿沟。SCM产品给应用带来了很多可能性,可提供更快的存储,也可以提供更大内存,我们的软件,就是要借助SCM实现这些可能性。

宋家雨:一直以来,Memory被视为计算,很少人把它当做存储,如今,很多人都在谈论计算存储,这是一个什么概念?主要解决什么问题?

范承工:无论计算存储,还是持久性内存都是大趋势的一部分,大的趋势就是计算和存储之间的距离越来越近,而不是非常独立的两个不同架构。

计算存储某种意义上是把计算的能力迁移到存储层去完成,等于是通过存储的控制器,跑一些计算的功能,例如数据压缩、哈希等功能,都交由存储来完成,如此就可以减轻计算CPU的负担。

我们做的持久性内存,则是把把存储往计算迁移。传统计算由CPU、内存来承担,在内存内进行计算,当内存本身具有了持久性的能力,意味着其能够完成过去存储实现的功能,一些最活跃的数据,对处理性能要求高的数据,就可以直接在持久内存层来完成,这样就减轻了存储的负担。

因此,持久性内存、计算存储都是计算和存储融合大趋势的一部分。

宋家雨:我们应该怎样合理选择这些新的存储产品类型,找到它们适合的应用场景?

范承工:这是一个很好的问题。

在过去20多年里,不少的科学家,材料学家都在进行前端研发,探寻新的物理介质实现持久性内存的功能,例如SRAM、PCM、MRAM都在其列。

现在看市场上的内存产品主要是两类,第一类是SRAM。SRAM速度会特别快,一般直接使用CPU芯片里面,承担缓存作用,它的速度快,但是容量相对比较低。相比, MRAM就是在速度和容量上接近SRAM,但是增加了非易失性的功能特性。

第二类就是DRAM,也是内存市场中用量最大的,每年约有1000亿美元市场规模,无论PC、笔记本电脑、智能手机,还是服务器,大量使用DRAM。如今,有一大批技术都在试图部分替代DRAM,同时增加持久性的功能,其中英特尔Optane变现抢眼,也是第一个大规模商业化使用的技术。此外,还有RRAM,据我所知有些小公司以及个别大厂都在努力,估计3~4年会有基于RRAM的产品出现,基本上呈现一种于百花齐放的局面。

今年第二季度有一个非常重要的产品发展里程碑,就是英特尔正式发布了Optane持久性内存,这是第一个真正商业化的取代DRAM的持久性内存的产品,以Optane持久性内存为代表,今年有望成就SCM元年。

宋家雨:如何看待英特尔Optane Memory和Optane SSD两款不同的产品呢?

范承工:为什么都叫Optane呢?因为这两款产品的核心介质都是3Dxpoint,但是产品的形态不同,其中,Optane SSD就是NVMe SSD产品,而Optane Memory是内存类型的产品,直接插在内存槽口,接口类型是DDR,可以实现字符级访问,同时它是持久性的,非易失。我认为Optane Memory才是更加跨时代、革命性的SCM产品,相比Optane SSD、NAND SSD还是属于传统存储产品,以一种比较快存储的形态出现。

在持久性内存Memory类型中,英特尔Optane Memory是第一家,但不会是唯一一家,因为美光共有其IP,我预计,在将来两三年里面美光也会有类似产品问世。由于这是1000亿美元的大市场,哪怕占有10%,也会是100亿美元的规模,诱惑巨大。我们预计在2022年左右,会有至少4~5家内存半导体大厂会有各自持久性内存产品上市,从而形成一个主流市场。

宋家雨:能不能对NVDIMM和Optane Memory产品做一个简单的对比?

范承工:最简单的说法就是Optane Memory就是DVIDMM努力想成为的东西,因为过去没有这个新的物理介质,只能通过其他的方式,比如说DRAM加上一些大电容或者电池,使其具有足够供电时间,使内存中的数据能够保存下来,从而解决持久性的问题。但是它的缺陷是:相对价钱比较贵,因为它是基于DRAM,本身比较贵,还要围绕DRAM做一系列系统设计,所以它的价格会更贵,容量相对比较低,而Optane Memory等于完成了同样的工作,既有内存速度,又有持久性能力,价钱相对比较低,容量也比较大,这是二者的最主要的区别。

宋家雨:怎么样把Optane Memory存储介质的优势发挥出来?

范承工:您说的我觉得是一个非常重要的问题,将决定这个市场发展有多快,市场规模有多大,其中最主要的决定性因素就是它的软件生态,如何接纳和使用这种新的产品,其在现有数据中心落地的速度,将决定这个市场发展的速度。

现在由于这个技术非常地新,它的接口也非常地新,怎么样使用它并不是一件顺理成章,水到渠成的事儿。如今,Optane Memory有三种使用方法,需要在开机时进行设定。

第一种方法是内存模式,内存模式下是没有持久性功能,就是为了和内存进行兼容,相当于易失性内存,且性能稍微慢一点,但容量更大。这种用法,Optane Memory为你提供了更大内存,但没有用到它的持久性功能。

第二种方法是快存储模式,它就像SSD一样,就是为了和存储相融合。

第三种方法是能够将所有功能全部展示出来,但这就需要一个新的接口,SNIA正在建立标准的持久性内存API,用新的API将所有功能使用起来,需要写一个新的协议,或者重写过去协议应用于新的接口,对于现有客户来说,是非常大的,非常困难的,甚至是不可能完成的一个工作。

我们作为一个软件厂商,我们的工作和任务就看怎么样帮助这个技术尽快落地,为此我们做了一个技术,称为内存融合架构,等于把持久性内存作为统一介质,同时提供内存和存储的功能给过去的工作负载使用。

宋家雨:听上去很像一个中间件。

范承工:没错,是一个中间件的系统。

宋家雨:国内对SCM的了解,始于新一代磁盘阵列设计,未来,SCM主要体现在应用层,还是存储系统设计?未来SCM的市场定位?

范承工:这个技术出来,很多厂商都在关注这个技术,其中包括存储厂商,也包括云厂商,因为这个技术有各种各样的用法,它的性能确实介于内存和存储之间,更加接近于内存,价钱也更接近于内存,这也是需要明确和关注的。

从存储厂商的角度,着眼点是怎样利用用SCM技术取代过去用的NVDIMM。过去很多存储系统厂商,使用NVDIMM进行原数据的储存,使得它能够进行更快的查询、检索,如今,这些功能就能够被SCM硬件取代。因此,我相信在不久将来, SCM也会成为磁盘存储阵列的组成部分。

但是我认为它是一个渐进的革新,而我们更加追求的是革命性的革新。我们认为这个技术是一个革命性的新技术,它的作用不只是一个渐进性对现在阵列的提升,很大程度上从根本上改变了数据中心未来的架构。

简单讲一下我们的愿景,现在的数据中心架构有服务器,服务器里面有CPU、内存,也有存储系统,其中存储主要分两层,一是性能优先的存储(如全闪存阵列),二是以容量和价格/成本为优先的存储系统。

Optane Memory SCM产品的存在,它会存在于服务器这个位置:一方面会取代第一层存储,将其迁移到服务器侧,融合进入计算层;另一方面,还可以用于扩大计算层内存容量,我们认为这是更大的机会,这就需要更加彻底的软件层重构,可以是中间层,但却是关键一层,借助SCM产品,逐渐完成架构的迁移。

宋家雨:闪存和内存的世界非常精彩,新的技术层出不穷,谢谢范博士精彩讲解!

范承工:谢谢,谢谢大家。

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