SSD-накопители Ultrastar DC ME200 меняют серверный ландшафт

Для так называемых вычислений в па­мя­ти (In-Me­mo­ry Com­put­ing, IMC), ког­да, на­при­мер, ба­зы дан­ных пол­но­стью за­гру­жа­ют­ся в ОЗУ, а не хра­нят­ся на дис­ко­вых мас­си­вах, Wes­tern Di­gi­tal пред­ста­ви­ла но­вый про­дукт — Ultra­star DC ME200 Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve.

Несомненно, IMC — это но­вей­шая па­ра­диг­ма про­из­во­ди­тель­но­сти па­мя­ти. Как в ее рам­ках DC ME200 обес­пе­чит масш­та­би­ро­ва­ние ар­хи­тек­ту­ры ОЗУ на сер­вер­ных плат­фор­мах, об­ра­ба­ты­ва­ю­щих ог­ром­ные мас­си­вы дан­ных? Ин­фор­ма­ции об этом в пресс-ре­ли­зе Wes­tern Di­gi­tal ма­ло, бу­дем чи­тать меж­ду строк.

Два форм-фактора Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve

Выводя на рынок Ultra­star DC ME200 компания Wes­tern Di­gi­tal задекларировала не новый тип твер­до­тель­но­го на­ко­пи­те­ля (уже известно, что в его основу положен проверенный временем DC SN200, хотя эту информацию стоит вос­при­ни­мать, как «дымовую завесу» — инновационный продукт до поры до времени будет окутан флером своих ком­мер­че­ских тайн), а усовершенствованный способ работы с оперативной памятью. Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve — не те­ра­байт­ный накопитель, а своппинговое хранилище специфических данных ОС, доступное в двух исполнениях: классическая пла­та расширения для шины PCI Express 3.0 x8 и NVMe-устройство в форм-факторе SFF 2.5″ с разъемом подключения U.2 (SFF-8639). Продуктовая линейка состоит из накопителей объемом 1 ТБ (что-то около $5K), 2 ТБ и 4 ТБ.

Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve: идеальный сценарий

Побудительным мотивом для Western Digital стало желание оптимизировать тайминги транзакций, выполняемых меж­ду DRAM и внешними устройствами — неотъемлемой составляющей механизма своппинга на основе трансляции стра­ниц, реализованной еще в процессорах i386 с защищенным режимом адресации памяти. Наилучшим решением стало бы пря­мое фи­зи­че­ское отображение запоминающей матрицы SSD-накопителя в адресное пространство платформы. Это дра­ма­ти­че­ски снизило бы латентность (улучшив фактор IOPS) вследствие упразднения подкачки как таковой — об­ра­ще­ние к требуемым страницам направлялось бы напрямую к носителю. В перемещении данных по маршрутам, по­ка­зан­ным в инфографике пресс-релиза WD, тогда нет необходимости.

Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve: реальный сценарий

А между строк читается, что в архитектуре Ultra­star DC ME200 используется не концепция DAX, снимающая не­об­хо­ди­мость перекачки данных из NAND в DRAM. Сайт ServeTheHome прямо говорит об использовании вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ной эмуляции ScaleMP в обеспечение классического механизма своппинга, скорость которого просто возросла в силу улучшения скоростных характеристик твердотельного накопителя. То есть, перекачка по-прежнему нужна, но вы­пол­ня­ет­ся быстрее.

Программно-определяемая архитектура расширения системной памяти, используя механизм виртуальной адресации на основе трансляции страниц, эмулирует наличие большего объема ОЗУ, чем физически установлено. В стандартной ситуации исполнителем такой эмуляции является ОС, а клиентами — пользовательские приложения. Новизна ре­ше­ния, реализованного в Ultra­star DC ME200 и отраженного в пресс-релизе Western Digital, состоит в том, что выполняя эмуляцию на более низком уровне с помощью гипервизоров виртуализации, «иллюзию» наличия огромных объемов ОЗУ можно создать и у самой операционной системы, что коренным образом трансформирует стратегию управления памятью. Кроме того, применяя интеллектуальные алгоритмы на основе обучаемых систем удается достаточно до­сто­вер­но спрогнозировать предстоящие последовательности обращений приложения к памяти и заблаговременно за­гру­зить требуемые страницы.

Ultra­star DC ME200 в контексте NUMA

Давайте обратим внимание на рекомендацию, согласно которой желательно использовать по одному Me­mo­ry Ex­ten­sion устройству на процессорный сокет:

Понятно желание дать каждому NUMA-домену (или группе доменов, локализованных в одном разъеме) соб­ст­венн­ое устройство расширения памяти. Независимо от примененного метода взаимодействия для до­сти­же­ния мак­си­маль­ной производительности топологическую дистанцию между инициатором и исполнителем транз­ак­ции (про­цес­со­ром и накопителем) необходимо минимизировать. Это означает, что каждый процессор должен мак­си­маль­но ис­поль­зо­вать накопитель, относящийся к локальному домену. В свою очередь, количество обращений к на­ко­пи­те­лю уда­лен­но­го домена, желательно свести к минимуму — принципы NUMA-оптимизации распространяются на вза­и­мо­дей­ст­вие с подсистемой Mass Storage.

Резюме

В условиях, когда над революционными решениями еще предстоит основательно потрудиться, эволюционное ре­ше­ние от Western Digital выглядит весьма своевременным. Непонятно, правда, почему в маркетинговых до­ку­мен­тах, по­свя­щен­ных Ultra­star DC ME200 Me­mo­ry Ex­ten­sion Dri­ve, за кадром остаются процессоры AMD. И еще один вопрос: что по этому поводу думает Microsoft?