HGST, дочерняя компания Western Digital Company, совместно с Mellanox Technologies представляет революционную архитектуру вычислительного кластера на базе PCM (памяти на фазовых переходах) с рекордными тремя миллионами операций ввода-вывода в секунду[1]. Она обладает поддержкой удаленного прямого доступа к памяти для in-memory вычислений (вычислений в оперативной памяти), что обеспечивает производительность, сравнимую с DRAM, при пониженной стоимости владения[2] и улучшенной масштабируемости.
Вычисления в оперативной памяти – это одно из новейших направлений в сфере ЦОДов. Компания Gartner Group прогнозирует, что прибыль от реализации одного только ПО на этом рынке превысит 9 миллиардов долларов США к концу 2018 года[3]. In-memory вычисления позволяют организациям повышать эффективность бизнеса, получая аналитику в реальном времени, за счет более высокой производительности и улучшенной масштабируемости по сравнению с устаревшими архитектурами.
В то время как современные приложения ЦОДов выигрывают за счет оперативной памяти большего объема, существующие подходы к использованию DRAM требуют больших затрат на масштабирование из-за ее энергозависимости: динамическое ОЗУ хранит данные в негерметичных конденсаторах и поэтому вынуждено перезаписывать их много раз в секунду, чтобы избежать потери данных. Энергопотребление при этом может достигать 20-30% от общего энергопотребления сервера[4]. Новые технологии энергонезависимой памяти, такие как PCM, не расходуют энергию на эти обновления, тем самым значительно увеличивая возможности масштабируемости оперативной памяти по сравнению с DRAM.
Инновационная технология энергостойкой памяти от компании HGST обеспечивает надежность, масштабируемость, низкое энергопотребление и производительность, сравнимую с DRAM. Технология не требует модификации BIOS и переписывания приложений. Отображение в памяти удаленной PCM с использованием протокола удаленного прямого доступа к памяти (RDMA) через сетевые инфраструктуры, такие как Ethernet или InfiniBand, создает возможность простого широкомасштабного внедрения in-memory вычислений. Сетевой подход при необходимости позволяет приложениям использовать энергонезависимую PCM нескольких компьютеров для горизонтального масштабирования.
Компания HGST совместно с Mellanox продемонстрировала время произвольного доступа (латентность) считывания 512 байт меньше двух микросекунд и пропускную способность выше 3.5 ГБ/с при размерах блока 2 кБ с использованием RDMA через InfiniBand.
«DRAM стоит дорого и потребляет большое количество энергии, но на сегодняшний день альтернативные варианты не обеспечивают достаточную плотность хранения информации и работают слишком медленно, чтобы быть конкурентоспособной заменой, — заявил Стив Кэмпбелл, технический директор компании HGST. — В прошлом году в качестве жизнеспособной альтернативы DRAM с точки зрения производительности наши разработчики продемонстрировали память на фазовых переходах с такой ценой и емкостью, которые приближают оперативную память к постоянной. Для горизонтального масштабирования производительности такого уровня на весь центр обработки данных необходимо продолжать внедрять инновации. Наша совместная работа с компанией Mellanox доказывает, что можно обеспечить по всей сети доступ к энергонезависимой оперативной памяти с задержками, которые соответствуют производительности приложений с in-memory вычислениями».
«Компания Mellanox рада сотрудничать с HGST в целях внедрения матрицы энергостойкой памяти, — сказал Кевин Дирлинг, вице-президент по маркетингу компании Mellanox Technologies. — Чтобы по-настоящему «встряхнуть» экономику рынка систем, использующих in-memory вычисления, потребуется сочетание сетей и систем хранения данных, работающих вместе для минимизации задержки и увеличения масштабируемости. В ходе этой демонстрации мы смогли задействовать RDMA через InfiniBand для достижения рекордного значения двусторонней задержки в две микросекунды. В перспективе мы ставим своей целью поддержку доступа PCM с использованием InfiniBand и RDMA через Converged Ethernet (RoCE) для повышения масштабируемости и снижения стоимости in-memory вычислений для приложений».
«Использование чрезвычайно низкой задержки PCM по сети было грандиозной задачей, казалось бы, требующей совершенно новой архитектуры процессора и сети, а также переписывания прикладного ПО, — сказал профессор Звонимир Бандич, руководитель направления архитектур систем хранения в исследовательском подразделении компании HGST. — Этот прорыв произошел, когда, вдохновившись суперкомпьютерами с универсальными графическими процессорами, мы применили технологию одноранговой связи с PCI Express для создания матрицы памяти с низкой задержкой с использованием стандартного серверного оборудования. Данная демонстрация – это еще один важный шаг к безболезненному внедрению перспективной энергонезависимой памяти в центрах обработки данных».
[1] https://www.hgst.com/press-room/press-releases/HGST-Research-Demonstrates-World-s-Fastest-SSD-at-Flash-Memory-Summit-
[2] http://thememoryguy.com/how-nand-flash-can-reduce-dram-requirements/#more-1138
[3] Коммерческий справочник по технологиям вычислений в оперативной памяти. Gartner Group, Сентябрь 2014 г.
[4] http://www.itrs.net/ITRS%201999-2014%20Mtgs,%20Presentations%20&%20Links/2013ITRS/Summary2013.htm
