NVMe SSD已經(jīng)落伍!Intel新上市3D XPoint“媲美”內(nèi)存條
英特爾公司今天宣布了采用了3D XPoint存儲技術(shù)的首款閃騰技術(shù)產(chǎn)品:稱為英特爾閃騰固態(tài)硬盤DC P4800X的存儲器。這是一塊集成在PCle卡上的375GB大小的固態(tài)硬盤。從即日起限量發(fā)售,價格為1520美元,而在下半年將大量發(fā)售。在第二季度,將發(fā)布750GB的PCle版和375GB的U.2型款,而下半年計劃發(fā)布1.5TB的PCle卡,750GB和1.5TB的U.2外存儲器。
3D XPoint是英特爾和Miron聯(lián)合開發(fā)的新型永久固態(tài)存儲器。這種存儲器的具體工作方式的細(xì)節(jié)尚不可知——但是普遍認(rèn)為是依靠改變電阻來記錄數(shù)據(jù)的——總之其優(yōu)異的性能表現(xiàn)讓其應(yīng)用廣泛。
最初消息發(fā)布時2015年的事了,英特爾宣稱這款產(chǎn)品的速度將是NAND閃存的1000倍,比DRAM的存儲密度大10倍,持續(xù)能力是NAND的1000倍。不過當(dāng)時并未詳細(xì)說明究竟是什么快,可能是讀寫速度,也沒有說明是哪種NAND。隨著如今產(chǎn)品發(fā)售,這些比較的具體說明也浮出水面。英特爾的一頁幻燈片明確表示:3D XPoint技術(shù)的延遲只有NAND閃存的千分之一(或者說約為DRAM的十分之一),存儲密度是DRAM的十倍。
P4800X的性能原始數(shù)據(jù)圖在二月發(fā)布??偨Y(jié)起來是:這是一款數(shù)據(jù)中心專用配件,專為高讀取/寫入負(fù)載設(shè)計,并追求低延遲。隊列傳輸率為讀取2400MB每秒,寫入2000MB每秒,性能不錯,但是有些頂尖級別的NAND閃存讀寫速度還要略勝一籌。P4800X主打的功能是保持高速讀寫負(fù)載,同時維持低延遲。
SSD生產(chǎn)商經(jīng)??紤]的參數(shù)是IOPS,即每秒讀寫操作數(shù)(I/O Operations Per Second),這個數(shù)字自然越大越好,當(dāng)然總有要注意的地方:這個數(shù)字計算過程中,隊列深度(Queue Depth,一次可以傳送到磁盤設(shè)備的命令數(shù)量)總是32,也就是說,雖然硬盤要接受大量的讀寫請求,但是等待隊列中的操作永遠(yuǎn)是32個。在此隊列深度下,NAND閃存固態(tài)硬盤能實現(xiàn)300000-400000的IOPS。
而P4800X能實現(xiàn)550000的讀取IOPS和500000寫入IOPS[此處不嚴(yán)謹(jǐn),IOPS是每秒讀寫操作數(shù),如果單作讀取和寫入,可以只用OPS(每秒操作數(shù)),譯注],然而重要的是,英特爾宣稱即便隊列深度低,也能達(dá)到這個數(shù)值。途中表里數(shù)據(jù)標(biāo)注出隊列深度只有16,公司稱現(xiàn)實中低到8才是最極限的情況。
除此之外,英特爾稱每個讀寫操作的延遲即便在高負(fù)載之下也依舊很低。在隊列深度為1的情況下,99.999%的操作讀延遲都在60微秒(千分之一秒,100微秒以下的延遲肉眼幾乎無法察覺)以內(nèi),寫入延遲在100微秒以內(nèi)。而隊列深度為16的時候延遲分別升至150微秒以內(nèi)和200微秒以內(nèi)。作為比較,英特爾的P3700 NAND固態(tài)硬盤只能讓99%的操作延遲在2800微秒以內(nèi)。
同樣,在持續(xù)寫入負(fù)載情況下,P4800X依舊能保持讀取低延遲。而P3700在寫入帶寬占用逐漸增加下,其讀取延遲會穩(wěn)定上升。
聽起來閃騰硬盤似乎可以用來當(dāng)緩存使用了,但是英特爾的野心并不限于此。3D XPoint能支持字節(jié)尋址;也就是說,每個字節(jié)(存儲基本單元,為8個比特,即八位0和1,1GB=10億字節(jié))都能單獨訪問和改寫。這讓其與NAND閃存相比優(yōu)勢巨大。NAND的最小訪問單元一般是512,2048或者4096字節(jié)的內(nèi)存頁(page)。這些頁再組合成塊(block),一般大小為16,128,256,512KB。
讀寫操作必須在頁上進(jìn)行,然而每個頁只能被寫入一次。如果需要再寫入,就必須擦除,但是擦除的時候不能單頁擦除,必須整塊一起擦除。硬盤的磁盤旋轉(zhuǎn)能實現(xiàn)在扇區(qū)(sector)上的讀寫操作,一般要么是512字節(jié)(或者512字節(jié)+額外的簿記空間(bookkeeping)),或者4096字節(jié)(或者再加額外的存儲空間)。但是有了3D XPoint技術(shù),讀寫操作能在每個字節(jié)上進(jìn)行。
與閃存由于反復(fù)擦除導(dǎo)致物理性磨損的問題不同,3D XPoint的寫入并不造成破壞。這讓硬盤的耐用能力比同數(shù)據(jù)密度的NAND要強得多。英特爾表示閃騰固態(tài)硬盤能安全實現(xiàn)每天30次的寫入,而一般每天整盤讀寫平均次數(shù)只有0.5到10次。
閃騰的低延遲和低損耗特性讓其用于數(shù)據(jù)緩存和存儲服務(wù)器再適合不過了。但是英特爾還開發(fā)了閃騰的新應(yīng)用,充分發(fā)揮了這兩項特性。P4800X能像一塊普通的加了PCle的固態(tài)硬盤一樣使用,但是英特爾開發(fā)了一個叫“內(nèi)存硬盤技術(shù)”,讓P4800X在合適的主板芯片組和處理器的協(xié)助下(意思是你必須用至強處理器),像RAM內(nèi)存一樣使用(有點類似虛擬內(nèi)存)。閃騰的延遲和帶寬性能都比DRAM要弱,但是數(shù)據(jù)密度更高,而且長遠(yuǎn)來講價格更低。
內(nèi)存硬盤技術(shù)使用了預(yù)啟動的中間件,并且對于操作系統(tǒng)完全透明,還能將常規(guī)DRAM和SSD結(jié)合形成一大塊靈活的存取空間。對于大部分工作負(fù)載來說,這樣的空間比同樣大小的DRAM的存取空間的讀寫速度要慢一些,但是長期成本更低,而且功耗也略小一些。英特爾甚至稱這樣能加速某些工作負(fù)載;雖然閃騰“內(nèi)存”比一般的RAM內(nèi)存要慢一些,但是中間件能對數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行管理和移動,因而往處理器的過程會更快,而且在使用了NUMA配置之后處理器還能協(xié)助完成工作。
最大的有點可能是在潛移默化中增加了服務(wù)器的物理內(nèi)存:兩個socket至強系統(tǒng)能支持最多3TB的RAM內(nèi)存,但是卻能支持24TB的閃騰內(nèi)存;4個socket系統(tǒng)最多支持12TB的RAM,但是閃騰卻是48TB。這可能會讓那些需要大量內(nèi)存空間的應(yīng)用更容易實現(xiàn)了。
如果買了個加了PCle的固態(tài)硬盤,拿回來當(dāng)成內(nèi)存用,可能看起來略為尷尬。明年英特爾還真準(zhǔn)備發(fā)布閃騰DIMMS(Dual-Inline-Memory-Modules,雙列直插式存儲模塊)。
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