Pamięć operacyjna DRAM i pamięć masowa od dziesięcioleci były to dwa różne, odseparowane elementy w architekturze komputerów.

Ostatnio HPE (Hewlett Packard Enterprise) zrobiła pierwszy krok w kierunku połączenia tych dwóch rodzajów pamięci prezentując tzw. “persistent memory” (trwała pamięć), która zawiera 8 GB DRAM i 8 GB flash zintegrowane w jednym standardowym module NVDIMM (Non-Volatile Dual In-line Memory Module) przeznaczonym do instalacji w typowych gniazdach DIMM.

Zobacz również:

• Oto najszybsza na świecie pamięć DRAM LPDDR5X
• HP – oferta wsparcia środowiska pracy w jednym miejscu

Układy pamięci DRAM są znacznie szybsze niż flash, ale mają relatywnie wysoką cenę, a w wypadku przerwy w zasilaniu wszystkie zapisane w nich dane są tracone. Natomiast układy flash są mniej wydajne, ale zapewniają trwałe przechowywanie zapisanych informacji nawet gdy zasilanie zostanie wyłączone.

Jak twierdzą przedstawiciele HPE, moduły NVDIMM pozwalają na uzyskanie szybkości dostępu oferowanej przez układy DRAM, a jednocześnie trwałości zapisu zapewnianej przez układy flash.

Konstrukcja modułów HPE NVDIMM

Jeśli chodzi o ich fizyczną konstukcję to z jednej strony modułu zainstalowane są układy DRAM oraz multipleksery, a z drugiej układy pamięci flash.

Należy podkreślić, że NVDIMM nie zostały zaprojektowane z myślą o zastąpieniu zewnętrznych pamięci masowych, napędów dyskowych, SSD lub kaset z taśmami wykorzystywanych do przechowywania i archiwizacji dużych zbiorów danych. Jest to jednak rozwiązanie, który wprowadza część nieulotnej pamięci masowej jako element podłączony do szybkiej magistrali pamięci DRAM.

Jak twierdzą przedstawiciele HPE, moduły NVDIMM nie tylko zapewniają trwałość danych, ale zwiększają wydajność aplikacji, bo dane mogą być przechowywane lokalnie co ogranicza konieczność ich wymiany między procesorem i zewnętrznymi, stosunkowo wolnymi pamięciami masowymi.

NVDIMM zapewniają 24-krotne zwiększenie IOPS (liczba operacji I/O na sekundę) oraz 6-krotne pasma przepustowości w porównaniu do systemów wykorzystujących dyski SSD podłączone do portów PCIe 3.0.

HPE nie jest pierwszą i jedyną firmą, która opracowała tego typu rozwiązanie. Moduły NVDIMM wprowadzili już producenci pamięci tacy jak m.in. Micron Technology i Viking Technology, a jednocześnie wiadomo, że inni producenci serwerów również przygotowują podobne rozwiązania. “Ale wprowadzając NVDIMM do nowych modeli serwerów, firma HPE niewątpliwie wyprzedza obecnie konkurencję” uważa Patrick Moorhead, analityk z Moor Insights and Strategy.

HPE oferuje moduły NVDIMM jako opcjonalne wyposażenie najnowszych modeli serwerów ProLiant Gen9 (DL380 i DL360), które mają trafić do sprzedaży w kwietniu br. Niestety HPE NVDIMM nie są tanie, katalogowa cena modułów o pojemności 8 GB wynosi 899 USD (standardowy moduł DRAM o takiej pojemności kosztuje ok. 250 USD).

Oprogramowanie kluczem do sukcesu

Trzeba jednak pamiętać, że skorzystanie z możliwości jakie dają pamięci NVDIMM wymaga wsparcia ze strony producentów oprogramowania.

Przede wszystkim system operacyjny musi obsługiwać tego typu rozwiązanie. HPE przygotowało już odpowiednie sterowniki dla systemu Windows Server 2012 R2, które będą dołączane do nowych modeli serwerów. Microsoft zapowiada, że wsparcie dla NVDIMM zostanie wprowadzone w systemie Windows Server 2016, który ma się pojawić na rynku w tym roku. Oprócz tego HPE “współpracuje z dystrybutorami Linuksa i innymi producentami oprogramowania” by przyspieszyć wprowadzanie sterowników NVDIMM, jak zapewniają przedstawiciele firmy.

Jeśli chodzi o aplikacje to choć wzrost wydajności będzie można zaobserwować w przypadku standardowego oprogramowania, ale pełne wykorzystanie możliwości udostępnianych przez NVDIMM będzie wymagało wprowadzenia modyfikacji i odpowiedniego dostrojenia aplikacji.

Jak wynika z testów przeprowadzonych przez HPE, można oczekiwać nawet 10-krotnego zwiększenia wydajności baz danych i aplikacji analitycznych przystosowanych do wykorzystania możliwości oferowanych przez NVDIMM. Choć w przypadku standardowego oprogramowania, jak np. baza SQL Server, można uzyskać “tylko” 2-krotne przyśpieszenie działania aplikacji.

Moduły NVDIMM są podłączone do niewielkiego akumulatora litowo-jonowego, który w przypadku zaniku zasilania zapewnia możliwość zapisu wszystkich danych z pamięci DRAM do układów flash.

Integracja pamięci masowych i DRAM w jednym systemie to na razie tylko przyszłościowa koncepcja, ale można się spodziewać, że za kilka lat pojawią się takie rozwiązania. Pracuje nad nimi m.in. właśnie HPE, która zaprezentowała projekt serwera “The Machine” wyposażonego w jednolitą pamięć memrystorową.