六大核心问题解决之后，Optane DIMM将获光明前景

 英特尔Optane内存条

半导体分析师David Kanter已经确定了关于英特尔Optane DIMM的六大未解难题，而这些问题的答案将决定这款新产品的最终命运。

Optane是英特尔3D XPoint存储器的品牌名称。该存储器亦是P4800X系列固态磁盘当中使用的解决方案。如今英特尔即将推出字节可寻址持久存储器DIMM，其采用DDR4总线接口，速度较P4800X的PCIe 3.0 x4接口更快。目前二者皆提供129 GB、256 GB与512 GB容量水平的展示样品。

来自Real World Tech的行业专家Kanter在本周解释称，这些DIMM需要配合英特尔的14纳米Cascade Lake至强处理器共同使用。根据我们掌握的情况，Cascade Lake-SP（其Scaleable系列处理器）正是Optane DIMM点名支持的芯片家族。

他指出，Skylake至强已经添加了两条指令—— CLFLUSHOPT与 CLWB，用于强制将数据以调整从内部CPU核心缓存写回至持久存储器。

英特尔与存储网络行业协议已经联手创建了一套持久性存储器编程模型，其中为程序开发人员提供了四种使用Optane DIMM的具体方式：

原始设备访问——通过适合的非易失性存储器驱动程序访问存储器，绕过文件系统。

传统文件系统API——通过操作系统的文件系统接口使用存储器驱动程序进行数据读取或写入。

持久性存储器感知文件系统API——通过特殊文件系统直接访问持久性存储器，绕过操作系统。

DAX（直接访问）——将持久存储器区域直接映射至具有加载-存储指令级访问的应用程序地址空间。

其中DAX拥有最低的延迟与最高的吞吐量水平，因为其读取/写入路径完全绕过文件系统与NVDIMM驱动程序软件。编写的应用程序代码如同访问普通动态RAM一样，但实际上其映射的目标为持久性存储器。

开源持久性存储器开发工具包（简称PMDK）允许程序沿DAX路径起效。这是一组包含分配器、事务对象存储、持久性存储器日志文件以及其它功能的九个软件库组成的集合。

Kanter表示，PMDK在Linux平台上拥有生产级质量保证，且在Windows上也能运行良好（虽然还有部分API处于实验状态），这意味着其可能被包含在未来的微软操作系统版本当中。

他解释称，“NT文件系统拥有持久性存储器感知能力，因此开发人员可以使用标准文件API享受由此带来的性能提升。HyperV同样支持持久性存储器，但考虑到尚存在额外的复杂性因素，其还不够成熟。其2017版本支持在访客虚拟机中使用DAX。”

“Linux亦在着手发布具备持久性存储器感知能力的DAX与多种文件系统（例如xfs与ext4）。VMware的vSphere 6.7虚拟机管理程序能够在无需额外驱动程序或者变更软件堆栈本体的前提下，在访客虚拟机上模拟持久性存储顺。”

他还提到，Aerospike、甲骨文Exadata（使用RDMA）以及SQL Server 2016都能够使用Optane DIMM并从中受益。

因此，我们已经拥有了Optane DIMM的硬件基础，而软件接口方面看起来也比较明确。然而，关于Optane DIMM的特性还有一些未解决的问题，而它们有可能阻碍这款产品的未来应用。

尚不明确的问题

Kanter确定了以下六个尚不明确的Optane DIMM相关问题：

• 延迟及其对DRAM缓存的影响
• 功耗与散热
• 使用寿命
• 价格
• 安全性与可维护性
• 虚拟化与多租户

在安全性与可维护性方面，Kanter问道：“如果持久性DIMM发生故障或者被移动至另一系统，内容将如何进行访问？同样的，如果处理器被移除（例如发生故障），又该如何处理？任何内存内数据库客户都需要一套合理的安全方案，从而实现可恢复性与可维护性。”

虚拟化问题的核心在于过度配置：“在现代系统当中，内存由操作系统及虚拟机管理程序进行虚拟化，但存储则通常不需要进行虚拟化。持久性存储器与3DXP DIMM介于内存与存储之间，且不会被当前的虚拟机管理程序或操作系统虚拟化。这对云服务供应商及客户来说都是一大挑战，其中很多人已经习惯于对物理硬件进行过度配置。”

“我们认为，一部分虚拟机管理程序会选择对持久性存储器进行虚拟化，但问题是此类问题尚不确定将何时发布（或者在Xen/KVM当中，相关代码何时发布及投入生产）。”

在英特尔公司根据计划在今年第四季度正式发售Optane DIMM时，以上问题应该获得明确的答案。

不过总体而言，Kanter认为Optane DIMM的前景应该是一片光明：“英特尔公司已经发布了充足的3DXP DIMM细节信息，并给出了其存储密度比DRAM高出4倍的诱人结论。此外，他们还展示了其高于NAND闪存的性能优势。”

 “目前已经有多种服务器及客户端操作系统及虚拟机支持持久性存储器，而领先的开发商们也对这项技术感到兴奋。其中最振奋人心的潜力源自数据库领域，3DXP DIMM的持久性与大容量将成为重要的核心指标。除了数据库之外，PMDK的出现将使得像Java这样的高人气编程语言受益于3DXP DIMM。相关产品将在今年晚些时候上市，我们也期待着届时能够对3DXP DIMM进行亲身测试。”