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初探英特尔存储“秘密基地”:傲腾小白 学成归来

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可以把这篇文章当成故事听、你也可以把它看成游记、你还可以认为它是一篇技术贴,whatever,如何包装不重要,接下来的干货才是重点:

忆往事

英特尔傲腾数据中心技术,是英特尔“以数据为中心”战略的具体体现。傲腾技术是英特尔面对数据洪流建设的全新数据存储体系,它旨在利用平台化的能力将内存存储结构中最核心的持久性与性能统一结合,为企业提供更加强大的数据处理能力。

回忆这一年,我们跟傲腾打了很多交道,了解到了傲腾为客户带来的实际价值:

腾讯云Redis云数据库服务采用傲腾数据中心级持久内存和固态盘,在保持性能不变的情况下,成本降低30%。

快手利用傲腾数据中心级持久内存和固态盘进行Redis服务优化升级,使快手整体TCO降低30%。

阿里云在其推出的云托管关系型数据库POLARDB中采用了傲腾固态盘作为底层支撑,打造了低延迟、高吞吐、高QoS同时具有高性价比的存储节点解决方案,降低了软件和操作系统压力,获得了约6倍的数据库性能提升。

中国电信四川公司选择了英特尔傲腾固态盘DC P4800X,来保障REDO数据的安全高效稳定操作。作为一类典型的联机事务处理应用,ABM系统中REDO数据的提交操作具有高并发、数据量大、响应速度要求高等特点。在实际部署后,该存储系统在每秒读写操作次数、磁盘利用率、log file sync等待事件以及稳定性等多个指标上均收获令人满意的结果。

海鑫科金在其指纹识别系统中采用了傲腾数据中心级持久内存,对传统DRAM内存进行了部分代。经其技术团队测算发现,与纯DRAM相比,部分采用傲腾持久内存的方案在TCO上具有29%的优势。

青云QingCloud第二代云主机使用英特尔傲腾数据中心级持久内存,用它来增加服务器内存的同时,相对减少自身的成本,让青云QingCloud第二代云主机的性价比变得更高。在青云QingCloud推出很多应用的时候可以比以前用更少的成本来实现相同的性能。

京东云利用Optane为虚拟机提供低延迟,高持久性和高可靠性数据块级存储。云盘中的数据存储在多个实时副本中,以防止因组件故障导致数据不可用,同时还能提供高可用性数据存储服务。云盘容量允许弹性扩展,可以在几分钟内以较低的价格扩展数据存储空间,以实现数据的持久存储。

以上,还只是英特尔傲腾部分成功实践,回忆完那么多成功案例之后,发现还有一个跟傲腾最息息相关的地方还没有去过,那就是——英特尔大连工厂。

游工厂

英特尔大连工厂和傲腾的密切关系,要从英特尔大连工厂的历史追溯起:

英特尔大连工厂2007年奠基,2011年全面投产。大连工厂是英特尔自1992年在爱尔兰建立F10晶圆厂后,新建的第一座晶圆厂,也是英特尔在亚洲的第一个晶圆制造工厂,总投资25 亿美元,总建筑面积为16.3万平米,其中洁净厂房面积达1.5万平方米。

2015年,英特尔宣布未来将投资55亿美元(这也是英特尔迄今在中国最大的单笔投资),将大连工厂升级为英特尔“非易失性存储”制造工厂,本次投资项目将使大连厂成为在英特尔的非易失性存储器产品集成电路全球制造网络中使用300毫米晶圆中目前最先进技术的生产中心之一。

据英特尔非易失性存储方案事业部副总裁、英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权介绍,英特尔大连工厂被简称为“DMTM”,是英特尔大连存储技术制作与科研基地,这里不只有生产,也有一部分研发工作。

英特尔非易失性存储方案事业部副总裁、英特尔大连存储技术与制造基地总经理梁志权

英特尔一直以质量引以为豪,质量金奖是英特尔公司内部最高的团体奖项,没有任何一个其他的分公司会在成立两年时间内得到英特尔的质量金奖,英特尔大连工厂是第一个,也是唯一一个。

梁志权指出,英特尔已成为优秀的大连企业公民,并以其严格的对环境的要求,对当地人才培养、产业、社会经济发展做出的贡献,为外资企业做出了榜样。英特尔大连工厂的建立还带动了当地产业生态链的发展,英特尔落户大连吸引了大量为英特尔配套的产业链上下游企业。

接下来带您去实地看一看:

学干货

由于保密的原因,很多工厂内部智能化的部分无法呈现出来,但关于英特尔傲腾技术的干货可以阅览如下内容:

普及贴

傲腾基于一种全新的3D Xpoint介质,它在DRAM内存与传统NAND闪存之间开辟了一个新的层级–速度更接近DRAM水平,同时具备NAND介质的非易失性与高密度。在对低时延要求更高的热数据存储场景中,傲腾拥有极大优势。

在此基础上,英特尔进一步细化,推出了两大类傲腾数据中心产品:傲腾持久内存与傲腾固态硬盘。

如此产品设计,基于英特尔对数据中心级存储市场的深刻洞察。据英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢介绍,如今DRAM内存技术的进步,已经难以跟上当前实时数据分析需求的增长,很多内存数据库以及AI分析场景,需要更大规模的内存。傲腾数据中心级持久内存,就致力于帮助企业以更经济的方式扩展其内存。

英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢

傲腾持久内存提供了两种不同的工作模式,分别为“内存模式”与“应用直接访问模式”。

当以内存模式工作时,用户无需对上层应用代码做出改变,就能够迅速以经济实惠的价格,扩展其内存空间。当以应用直接访问模式工作时,英特尔会与用户共同开展优化工作,得到进一步的性能提升。此外值得一提的是,由于傲腾具备非易失性,因此在出现系统断电等故障时,能够实现更快速的恢复,大幅缩减恢复时间。

另一方面,与NAND SSD相比,傲腾在性能、服务质量、耐用性和吞吐率方面极具优势。介质本身的特性决定了NAND SSD的性能提升是受限的,当对外部存储的性能需求达到了一个新的层级时,就需要探究新的介质–就像NAND SSD的出现是为了提供更优于HDD硬盘的速度,傲腾数据中心级SSD则是为了在NAND的基础上实现进一步加速。

深入帖

你会看到业界越来越多的讲“存储金字塔”,“存储金字塔”清楚地指出了现在的存储架构的差距在哪里,主要包括DRAM、NAND、HDD这3种存储介质。

随着数据量的迅猛增长,不仅需要更快的数据处理能力来满足新应用的发展,而且也对数据的存储能力提出了更高的要求。与此同时,原来的DRAM、NAND、HDD这3种存储介质之间的差距也被逐渐放大。

那么它们之间究竟有哪些差距呢?英特尔中国区非易失性存储事业部总经理刘钢详细讲解了DRAM、NAND、HDD这3种存储介质在目前存在的以下几个差距,并提出了来自英特尔的解决方案。

容量差距:当数据量每三年增加两倍时,我们就需要更大容量的介质在存储这些数据。与此同时,NAND的容量的增长趋势也非常快–每两年增加两倍。不过,DRAM的容量每四年增加两倍,硬盘容量每九年才增加两倍。也就是说,NAND的容量增长趋势能够跟上数据增长的脚步,但DRAM和硬盘就无法满足需求了。

时延差距:因为处理能力增长很快,需要有更多数据进行处理。尽管过去这么多年来,NAND增加的容量很快,但是NAND从MLC、TLC到QLC实际上的时延是没有进步的,反而从TLC到QLC时延还会下降。所以从时延角度来讲,新增的NAND和处理器之间的时延无法得到改善。但是另一方面,有时延很短的DRAM容量又没有快速增长。

带宽差距:目前,NAND的容量增长得非常快,QLC NAND的容量完全能够达到8TB,但是如果还是使用SATA接口的话,每一个单位TB分享到的带宽反而降低。

如果将容量、延迟和带宽这3大差距放到存储架构的金字塔中,我们就不难发现以下3个问题:第一,DRAM的延迟虽然很低,但它的容量增长太慢;第二,3D NAND容量大幅提升,但延迟没有得到改善;第三,数据中心里需要高密度存储容量,这是硬盘无法做到的,所以就需要成本更低的SSD来替代硬盘。

如何弥补上述三大差距?英特尔给出的方案是使用两个方向去填补:一个是扩大内存这一层级的容量,另一个是改善NAND的速度,而这都可以通过基于3D XPoint的傲腾来解决。此外,为了弥补3D NAND和硬盘之间的差距,英特尔提出的解决方案是使用QLC NAND。

英特尔目前推出了两种傲腾产品,一种是傲腾数据中心级持久内存,另一种是傲腾固态盘,它们的主要作用分别就是前文中提到的扩大内存这一层级的容量,以及改善NAND速度。

傲腾数据中心级持久内存采用的是DDR4接口,容量为128GB~512GB,并且拥有Memory Mode和APP Direct Mode这两种工作模式。由于傲腾DCPMM的读写速度接近DRAM,并且拥有上述两种工作模式,所以它可以作为扩大内存层级容量的存储介质,并且可以填补位于DRAM之下的一个存储层级。

傲腾DC固态盘虽然和傲腾DCPMM采用相同的存储介质,但傲腾DC固态盘的外形、接口却与后者有很大的改变–其外形不再是内存DIMM形式,而是设计成了AIC插卡式,以及U.2 2.5英寸外形,接口也变为了PCIe 3.0 x2~PCIe 3.0 x4。它主要用来加快部分热数据与温数据的数据传输,既可以用于整个存储系统中的缓存,也可以用来保存各类持久性数据。

傲腾DC固态盘与NAND类似,但前者的性能却更加突出。例如在低队列深度下,英特尔傲腾固态盘DC P4800X的IOPS就要明显高于英特尔固态盘DC P4600。不仅如此,在不同的QoS下,随着IOPS的提高,英特尔傲腾固态盘DC P4800X的读取延迟基本没有明显变化,而英特尔固态盘DC P4600在相同条件下的读取延迟则大幅提高。

因此我们可以看到,相比NAND,基于3D XPoint技术的傲腾DC固态盘的确是更高性能/更低延迟的选择,所以它也有能力填补介于傲腾数据中心级持久内存和NAND之间的存储层级。

傲腾数据中心级持久内存、傲腾DC固态盘和英特尔3D NAND让“存储金字塔”达到更加完整的新形态,同时也让新业务环境拥有一个更加现代化的存储架构。

伙伴帖

近日,浪潮与英特尔联合宣布,双方联合开发国内首款采用傲腾双端口SSD的中端全闪存储,并将加深在存储领域的战略合作,进而共同推动以傲腾双端口SSD为代表的创新存储技术在企业级存储系统中的应用与推广。

十多年来,浪潮与英特尔在服务器、存储等IT基础设施领域保持深度合作,并且积极探索各种新技术的应用和普及。此次战略合作聚焦固态存储技术领域,作为业界首款结合内存和存储属性的固态盘,英特尔傲腾SSD基于NVMe协议,单盘性能最高可达500,000 IOPS,延时在30微秒以内,打破了数据中心存储介质的性能瓶颈,被称之为“数据存储领域的一大重要突破”。

据浪潮存储产品部副总经理孙斌介绍,在固态存储技术领域,浪潮和英特尔一方面于近期联合推出以傲腾双端口NVMeSSD作为高速缓存的全闪存储平台,通过架构设计和InTier智能数据分层算法优化,提高整体存储平台的性能,提升用户应用的效率;另一方面将联合推出行业场景化解决方案,结合金融、交通、政府、能源等行业的云数据库、AI处理等应用,双方在技术、测试、方案和服务方面密切合作,推动行业用户将实时业务部署在全闪存储平台上。

浪潮存储产品部副总经理孙斌

畅未来

在过去一年多的时间里,英特尔傲腾数据中心级持久内存和固态盘系列产品在国内市场的推进速度非常迅猛。诞生至今,傲腾从技术转化为产品、解决方案,再到实际部署,我们看到了越来越多的成功实践。目前,傲腾在特定场景下的适用性与商业价值已经得到了广泛验证,且无论是性能还是TCO方面,傲腾都在实践中经受考验,获得了更多用户的认可。

这个过程离不开英特尔与众多合作伙伴共同努力,通过在英特尔大连工厂的参观,我们也可以看到,傲腾技术仍然还有较大的发展空间,同时也在稳步发展过程中,向我们证明了它的确拥有非常大的潜力。

未来,在数据井喷愈演愈烈、应用创新不断加速的时代背景下,企业的数据存储需求会更加严苛、存储挑战会更加多样,我们可以预见,未来英特尔傲腾将绽放出更强大的光芒。

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