Увеличение объема памяти. Для приложений с характеристиками производительности, которые более чувствительны к объему памяти, чем к ее пропускной способности или задержке, использование DCPMM может обеспечить значительное увеличение производительности памяти по сравнению с использованием модулей DIMM TruDDR4.
Память Intel Optane и управление хранилищем
Intel предлагает программное обеспечение для мониторинга и управления, например, томами хранения Intel Optane, хранилищем H10 с твердотельными накопителями и модулями хранения + SATA HDD/SSD/SSHDNote, RAID и многое другое. В этой статье мы рассмотрим функции управления памятью и хранилищем Intel Optane, доступные для систем Windows.
Прежде чем мы начнем, давайте немного поговорим о памяти Intel Opatne. Это новый тип памяти, разработанный компанией Intel для улучшения времени загрузки, а также производительности системы настольных компьютеров и ноутбуков. Это достигается за счет хранения часто используемых приложений и файлов, таких как изображения и видео, и их извлечения после выключения.
Программа выполняет оптимизацию расписания на устройствах хранения данных Intel. Вполне вероятно, что это приведет к высокой загрузке процессора в этот период, поэтому убедитесь, что вы запланировали его на то время, когда вы не работаете.
Особенности памяти Intel Optane и управления хранилищем
Управление: предоставляет графический обзор текущего состояния подсистемы хранения данных компьютера. Он показывает сквозные диски SATA и PCIe, пустые порты SATA, тома RAID и тома хранения Intel® Optane™.
Приложения для Windows, мобильные приложения, игры, ВСЕ БЕСПЛАТНО, с нашего закрытого Telegram канала — Подписывайтесь:)
Создать том: позволяет пользователю создать том RAID, позволяя ему выполнять такие операции, как выбор диска, выбор резервной копии на диске, размер тома, пропускная способность данных, включение кэш-записи на том и присвоение имени тому.
Память Intel Optane: эта функция позволяет повысить общую производительность системы в зависимости от режима использования. Программа позволяет включать/выключать и ускорять прикрепление.
Питание: Link Power Management — это метод, при котором контроллер переводит соединение SATA с внутренним HDD и/или SSD в режим очень низкого энергопотребления. Вы можете включить или выключить его с помощью этой функции.
Как проверить, есть ли у вас на ноутбуке Optane Memory?
Откройте Диспетчер устройств и разверните раздел Диски. Если появится запись Intel Optane, значит, она у вас есть.
Функция pin позволяет пользователям ускорить доступ к определенным папкам и приложениям. Если проблема сохраняется, можно попробовать переустановить расширение Intel Optane Explorer и удалить расширения Intel Pinning Shell.
Создать том: позволяет пользователю создать том RAID, позволяя ему выполнять такие операции, как выбор диска, выбор резервной копии на диске, размер тома, пропускная способность данных, включение кэш-записи на том и присвоение имени тому.
3D X-point: новая энергонезависимая память
3D X-Point (читается как 3D crossspoint) — это новая технология энергонезависимого хранения данных, основанная на фазообменной памяти (сокращенно PCM).
Ранний намек на революционный характер Intel Optane — это не просто маркетинговый трюк: фактически, это первый случай массового производства памяти такого типа.
По понятным причинам Intel не раскрывает подробностей о 3D X-Point. Более того, в публичных заявлениях компания отрицает, что эта память основана именно на фазовом переходе. Однако есть некоторые косвенные доказательства (см., например, хорошую статью на эту тему) обратного. Вполне возможно, что в основе 3D X-Point лежит гибридная технология.
По этой причине мы полагаемся на общедоступную информацию.
Память на основе фазового перехода: краткая справка
Идея памяти с фазовым переходом не нова: она была предложена американским изобретателем Стэнфордом Овшинским в 1960-х годах. Гордон Мур, один из основателей компании Intel, в 1970 году опубликовал статью о компьютерных технологиях. За последние 10 лет неоднократно предпринимались попытки начать производство такой памяти, но препятствием для ее широкого использования были очень большие размеры ячеек и очень сложный технологический процесс. Эта проблема была решена только сейчас. Intel умалчивает о том, как именно.
Чтобы понять, как работает 3D X-Point, нам нужно понять, что такое фазовый переход. Фазовый переход — это переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Описание деталей выходит далеко за рамки данной статьи; заинтересованных читателей мы отсылаем к Википедии, где все объяснено четко и подробно.
Вещества, способные вызвать фазовый переход, — это так называемые металлоиды (также называемые полуметаллами, термин, наиболее часто используемый в русскоязычной литературе), химические элементы, обладающие свойствами как металлов, так и неметаллов. Металлоиды являются изолирующими при комнатной температуре и электропроводящими при нагревании. Бор обычно используется для легирования, а кремний — для изготовления стандартных транзисторов.
Другие полуметаллы, которые могут претерпевать фазовые переходы и используются в промышленности, — это германий, мышьяк, сурьма и теллур. Комбинации этих веществ с металлами приводят к так называемым халькогенидам. При смешивании в правильных пропорциях они обладают следующими свойствами (иллюстрация с сайта Pcper.com ):
Иллюстрация с сайта Pcper.com
Металлоидные сплавы могут переходить из одного состояния в другое, изменяя свое сопротивление. В аморфном состоянии они больше похожи на стекло, а в кристаллическом — на металл.
Эти два состояния имеют различные свойства электрического сопротивления: аморфная фаза с более высоким сопротивлением (логическая единица) и кристаллическая фаза с более низким сопротивлением (логический ноль). Благодаря этому свойству халькогениды являются хорошим материалом для записи информации. На самом деле, они используются для этих целей уже давно: Материалы на основе халькогенидов используются для изготовления дисков CD-RW и DVD-RW.
Сравнительная таблица для памяти с фазовыми изменениями в сравнении с другими видами памяти (отсюда ).
| Недвижимость | PCM | EERPROM | NOR | NAND | DRAM |
|---|---|---|---|---|---|
| Независимая энергетика | да | да | да | да | нет |
| Минимальный размер клетки, нм | ~4x | ~3x | ~1x | ~2x | |
| Изменение данных после цифр | да | да | нет | нет | да |
| Требуемый цикл стирания | нет | нет | да | да | нет |
| Скорость записи | ~100 МБ/с | ~30 КБ/с | ~1 МБ/с | ~20 МБ/с | ~1 ГБ/с |
| Скорость чтения | 50 … 100 нс | ~200 нс | 70 … 100 нс | 15 … 50 мкс | 20 … 80 нс |
| Количество циклов перезаписи | 10 6 .. 10 8 | 10 5 .. 10 6 | 10 5 | 10 4 .. 10 5 | неограниченный |
Intel Optane SSD: практические преимущества
Предыдущая часть этой статьи была теоретической и рассказывала о технологии 3D X-Point. Теперь давайте рассмотрим практические аспекты и обсудим особенности и преимущества модулей Intel Optane.
Побитовый доступ к памяти
Отличительной чертой флэш-памяти является доступ на уровне страницы: для чтения или записи небольшого объема данных необходимо обрабатывать большие блоки памяти. Это обеспечивает низкую задержку, что важно, например, при работе с загруженной базой данных.
Накопитель 3D X-Point отличается от DRAM тем, что обеспечивает доступ к памяти побитно. Такая низкая задержка позволяет в 100 раз снизить время ожидания по сравнению с памятью NAND, исключить сборку мусора и экономить электроэнергию.
Технология Intel Memory Drive
Твердотельные накопители Optane можно использовать для хранения и кэша, а также для расширения оперативной памяти. Достаточно установить специальную программу^ и операционная система распознает накопитель Optane как оперативную память вместо жесткого диска. Система сможет работать с огромными объемами памяти — гораздо большими, чем позволяет ее архитектурный дизайн. Данные автоматически распределяются между оперативной памятью и Optane.
Технология Intel Memory Drive может быть использована для приложений Big Data и Machine Learning, например, для хранения больших объемов данных в памяти и доступа к ним с минимальной задержкой (см. соответствующую заметку здесь).
Расширение памяти с помощью технологии Intel Memory Drive выгодно и с чисто экономической точки зрения: 1 ГБ памяти DDR4 стоит около 10 долларов США. В случае с Intel Optane 1 Гб стоит всего чуть больше 4 долларов даже при нынешних низких ценах — почти в два с половиной раза дешевле!
Долговечность
На сайте Intel спецификация Intel Optane указана как 30 DWPD (запись на диск в день). Это означает, что диск можно заполнить, затем стереть и снова записать — 30 раз. Intel Optane подходит, например, в качестве кэширующего накопителя в облачных сервисах хранения данных или корпоративных хранилищах: он справится с любой рабочей нагрузкой.
Еще одна важная характеристика жестких дисков — TBW (Total Bytes Written), общий объем данных, который может быть записан на диск в течение срока его службы. Значение этой функции для Intel Optane впечатляет: 12,3 петабайт.
Эти цифры показывают, что новые диски служат практически вечно и полностью оправдывают свою высокую цену.
Заключение
Как уже упоминалось, мы предлагаем всем нашим пользователям бесплатный тест-драйв с новыми дисками.
Условия довольно просты: вы записываетесь на тестирование, и мы предоставляем вам сервер с Intel Optane P4800x.
По результатам тестирования вы публикуете отчет о тестировании на сайте, в блоге или на другом носителе.
А если вы напишете действительно интересный доклад, мы рассмотрим возможность его публикации в качестве гостевого поста на нашем сайте.
Хотя 3D XPoint значительно быстрее NAND, дополнительная задержка, вносимая интерфейсом PCIe, не позволяет накопителям Optane NVMe полностью раскрыть свой скоростной потенциал. Таким образом, твердотельные накопители NVMe на базе 3D XPoint и твердотельные накопители NVMe на базе NAND обладают схожей производительностью и существенно отличаются только по показателю выносливости при записи.
Обзор и тестирование SSD-накопителя Intel Optane: встречают по одежке, провожают – по уму
Ни одно другое решение в области хранения данных не рекламировалось так долго, широко и красочно, как Intel 3D XPoint и Optane. Так много обещаний, презентаций и заманчивых историй. В итоге, однако, было выпущено только три модели. Может быть, память Optane от Intel действительно настолько хороша, что стоит выбросить свой старый компьютер и купить новую платформу Intel?
Страницы продуктов
Оглавление
Пожалуй, ни одно другое решение в области памяти не рекламировалось так долго, так масштабно и так красочно, как Intel 3D XPoint и Intel Optane. Так много обещаний и заманчивых историй, так много презентаций. И, наконец, долгожданный дебют, также не обошедшийся без большой рекламной кампании. Однако в итоге было выпущено всего три диска: серверный диск емкостью 375 Гб, DC P4800X, и два потребительских диска емкостью 16 и 32 Гб.
Другими словами, никаких SSD в полном смысле этого слова пользователям выпущено не было: только два устройства малой емкости для использования в качестве кэша для основного диска, установленного в системе. Более того, память Optane официально поставляется в комплекте с операционной системой Windows и только с процессорами Intel, поскольку вторым требованием является использование материнской платы на базе набора системной логики Intel 200-й серии.
Но, может быть, все не так уж и плохо, и память Optane от Intel на самом деле настолько хороша, что стоит сдать свой старый компьютер в утиль и купить вышеупомянутую аппаратную платформу Intel? Давайте узнаем.
Intel 3D XPoint
3D XPoint (расшифровывается как 3D Crosspoint) — это новый тип энергонезависимой памяти, над которым Intel и Micron работают уже давно (достаточно сказать, что первый анонс был сделан в 2015 году, не говоря уже о более ранних релизах).
К сожалению, технические подробности новой разработки пока неизвестны, опубликованы лишь основные детали. И самое главное, подчеркивается, что это не NAND. По словам представителей Intel и Micron, 3D XPoint не имеет ничего общего с обычной флэш-памятью. Отрицается не только принадлежность к категории NAND, но и MRAM (магниторезистивная запись), PRAM (фазовый переход) и DRAM.
На ранних стадиях объявления независимые эксперты подозревали, что это действительно все еще фазовый переход, когда используемый материал меняет свое термоэлектрическое состояние, и весьма вероятно, что используются халькогениды. Я не буду вдаваться в технические подробности, а просто сошлюсь на одну из технических статей на эту тему, опубликованных в PC Perspective.
Кристаллы памяти 3D-XPoint имеют перекрестную решетчатую структуру, которая соединяет 128 миллиардов ячеек. Каждая ячейка хранит только один бит данных, аналогично SLC NAND. Однако в NAND ячейка программируется только один раз, а затем должна быть сброшена, прежде чем в нее можно будет записать новые данные, и только после этого (цепочка «чтение-модификация-запись»). Для изменения состояния ячеек используются различные уровни напряжения, поэтому в NAND используется блочная структура: ячейки собираются в «страницы», а страницы — в блоки. Запись производится на страницу, а стирание — на блок. В 3D XPoint нет «страницы» и «блока», любая операция может быть выполнена путем прямого обращения к любой ячейке. Побитовый доступ позволяет Intel и Micron утверждать, что новая память может использоваться не только в привычных типах жестких дисков. На логическом уровне ячейки памяти Intel Optane пока сгруппированы в блоки по 512 байт.
Кроме того, новые ячейки памяти не нужно очищать перед записью данных (цепочка «чтение-модификация-запись»). Также нет необходимости реализовывать алгоритмы для «сборки мусора». Это не только уменьшает задержку записи, но и снижает требования к питанию контроллера и необходимость установки буфера DRAM. Интересно, что инженеры выступают за резкое увеличение скорости записи, которая теперь происходит в том же режиме, что и операции чтения.
Конструкция чипов памяти 3D-XPoint в настоящее время доступна только в одном варианте: каждый чип размером 17,6 мм x 13,7 мм содержит только один чип размером 16,16 мм x 12,78 мм емкостью 128 ГБ, изготовленный по 20-нм технологическому процессу. Интересно, что, согласно независимым исследованиям, большая часть чипа отводится только ячейкам, а на управляющие структуры приходится менее 9%.
Этот показатель называется «эффективность памяти на чипе», и по нему Intel и Micron не только превосходят своего ближайшего технологического конкурента Samsung (3D 48L V-NAND — около 70%), но и предыдущий рекорд — собственную 3D V-NAND с ~85%. Однако плотность записи 1,62 Гбит на квадратный миллиметр скромнее, чем у 48-слойной 3D V-NAND от Samsung — 2,5 Гбит на квадратный миллиметр.
Еще одно, уже непосредственное, ограничение заключается в том, что Intel Optane официально доступна только в системе материнских плат на базе чипсета Intel «200-й серии». Начиная с серии «Сотни», поддержка заявлена только для телефонов Intel QM175 и HM175.
Корпоративный сегмент без Optane не останется
Все потребительские накопители Optane были построены с использованием этого чипа памяти первого поколения. В корпоративном сегменте рынка ситуация несколько иная — в середине декабря 2020 года Intel анонсировала серверный носитель Intel Optane P5800X с поддержкой PCIe 4.0 (этого не было даже у обычных жестких дисков) и памяти 3D Xpoint второго поколения.
Intel заявляет скорость чтения и записи 7,2 ГБ/с и 6,2 ГБ/с для новых дисков, соответственно, с 1,5 миллионами IOPS (чтение и запись) для случайных блоков 4K. Новые диски могут поддерживать до 100 записей в день в течение пяти лет. Для сравнения, предшественник, Optane P4800X, был рассчитан на 60 полных записей в день в течение тех же пяти лет.
Intel избавляется от побочных активов и меняет гендиректора
Intel сворачивает или сокращает некоторые предприятия. В конце декабря 2020 года компания объявила о своем решении продать миллионы акций разработчика программного обеспечения Cloudera в рамках обратного выкупа. Intel получит в обмен $314, несмотря на то, что почти семь лет назад инвестировал в компанию более $740 млн.
В середине ноября 2020 года CNews писал о подготовке сделки между Intel и MediaTek — последняя хотела купить Enpirion Power Solutions, подразделение Intel по инверторам и регуляторам напряжения. Ожидалось, что сумма сделки составит 85 миллионов долларов.
Intel также почти полностью отказалась от бизнеса по производству флэш-памяти, оставив только производство памяти Optane. Как сообщает CNews, покупателем стала южнокорейская компания SK Hynix — она готова заплатить за этот бизнес $9 млрд. О сделке было объявлено в конце октября 2020 года, а закрыть ее стороны планируют не позднее марта 2025 года. Intel планировала продать флэш-бизнес в марте 2020 года, и это напрямую связано с плохими финансовыми показателями этого направления.
В июле 2019 года Intel продала свой бизнес сотовых модемов, уступив его компании Apple, которая готовится производить собственные модемы с 2021 года. Этот шаг оказался большой ошибкой для Intel, о чем компания объявила в декабре 2019 года.
Еще одним изменением в Intel стала смена генерального директора. В феврале 2021 года компанию возглавит нынешний генеральный директор VMWare Патрик Гелсингер, имеющий 30-летний опыт работы в Intel. Он заменит Роберта Свона, бывшего финансового директора Intel, который пробыл у руля компании менее двух лет — с февраля 2019 года.
Память с фазовым переходом намного быстрее традиционной флэш-памяти. Эксперименты показывают, что время записи в одну ячейку памяти PCM составляет 19 наносекунд (для сравнения, запись в одну ячейку флэш-памяти занимает несколько миллисекунд).
Storage over App Direct Mode
В этом режиме диск DCPM «виден» операционной системе как обычный физический диск, к которому операционная система может получить доступ в виде блоков или файлов.
Каждый DCPM может использоваться как отдельный привод. В качестве альтернативы диски, подключенные к одному процессору, могут быть объединены в один диск на уровне BIOS сервера с использованием схемы, подобной RAID0. Блоки, подключенные к разным CPU, могут быть объединены только программно.
В App Direct приводы DCPM можно тестировать как обычные приводы. Сначала мы протестировали 4 диска в режиме JBOD в режимах случайного чтения и записи, чтобы посмотреть, как масштабируется производительность и как она зависит от количества одновременных запросов. Здесь следует отметить, что в отличие от традиционных дисков, производительность дисков DCPM не зависит от глубины очереди приложений, а только от количества одновременных потоков нагрузки.
Рисунок 3: Производительность случайного чтения (операций в секунду) для дисков DCPM в режиме Storage over App Direct в зависимости от количества потоков и количества дисков в системе.
Рисунок 4: Производительность случайной записи (операций в секунду) для устройств DCPM в режиме Storage over App Direct в зависимости от количества потоков и количества дисков в системе
Далее мы решили сравнить, сможем ли мы добиться прироста производительности при использовании устройств DCPM по сравнению с обычными NVMe-накопителями в режиме RAID, для чего мы использовали несколько более быстрых накопителей Intel DC P4610.
Поскольку диски Persistent Memory можно объединять только в RAID0, нам пришлось ограничиться этим типом RAID. Накопители NVMe были объединены с Intel VMD для формирования аппаратного RAID0. Сказать сразу: VMD пока не впечатляет (мягко говоря) в плане масштабирования производительности RAID.
Рисунок 5: Сравнение массивов RAID0 с постоянной памятью Intel (Storage over App Direct Mode) и NVMe NAND (Intel VMD).
Рисунок 6: Сравнение массивов RAID0 с постоянной памятью Intel (Storage over App Direct Mode) и NVMe NAND (Intel VMD).
Что можно сказать о потенциале использования Intel Persistent Memory в качестве традиционного хранилища? Вот несколько мыслей:
- Очень низкая латентность (3 микросекунды на чтение и запись) по сравнению с NAND (25 мкс).
- Очень высокая производительность случайного чтения и записи (1,7 MIOPS и 530 kIOPS для одного жесткого диска)
- Очень хорошая производительность последовательного чтения (до 20 ГБ/с) на одном диске (до 2 ГБ/с для записи)
- Хорошее масштабирование производительности с увеличением количества дисков для JBOD и RAID0
- Хорошее масштабирование с увеличением количества нитей
- Поддержка RAID1 отсутствует, хотя возможно резервирование через зеркалирование хранилища, но мы не тестировали эту функцию.
- Нечувствительность производительности к глубине очереди, что плохо для однопоточных приложений.
Большим преимуществом такой памяти является ее долговечность: в то время как флэш-память может проработать до 10 000 циклов перезаписи, память 3D X-Point может проработать до 100 000 000 циклов!
Характеристики
Модули Intel Optane DCPMM имеют следующие особенности:
Модули DCPMM устанавливаются в стандартные слоты памяти. Сервер должен иметь соответствующую поддержку модулей DCPMM.
Частота шины памяти составляет 2666 МГц. Все модули TruDDR4 DIMM, установленные на частоте 2933 МГц, также работают на частоте 2666 МГц.
Данные шифруются с помощью 256-битного шифрования AES.
В режиме App Direct можно опционально применять дополнительные средства защиты данных, включая функцию безопасного стирания.
Обновление прошивки для серверов Lenovo выполняется с помощью XClarity Administrator и других инструментов поддержки Lenovo.
Форм-факторы DCPMM имеют следующие технологии защиты хранилища:
Уборка по требованию
В режиме App-Direct модули DCPMM поддерживают зеркалирование памяти, выполняемое встроенными контроллерами памяти процессора.
Зеркалирование памяти не поддерживается в режиме памяти или смешанном режиме.
Резервирование массива памяти не поддерживается модулями DCPMM ни в каком режиме.
Требования к использованию
Требования к выбору количества модулей DIMM и DCPMM следующие:
Для DCPMM требуются процессоры Intel Xeon Scalable второго поколения (Cascade Lake, обозначение: Intel Xeon XXX x2xx ). Процессоры Xeon Scalable первого поколения (Skylake, обозначение: Intel Xeon XXX x1xx ) не поддерживаются.
Все процессоры Platinum, все процессоры Gold и процессор Silver 4215 поддерживают DCPMM.
Все установленные DCPMM должны иметь одинаковый размер. Смешивание DCPMM с разной емкостью не допускается.
Все установленные модули DIMM должны иметь одинаковый размер и структуру (т.е. одинаковый номер детали, P/N); смешивание различных модулей DIMM не поддерживается.
Использование модулей DIMM 1Rx8 с DCPMM не поддерживается. Для получения дополнительной информации см. раздел Поддержка памяти DIMM.
Максимум 6 DCPMM на процессор (устанавливайте по 1 на канал памяти).
Минимум 2 модуля TruDDR4 DIMM на процессор (1 на контроллер памяти).
Для режима памяти необходимо минимум 2 DCPMM на процессор (установите 1 на контроллер памяти).
Для прямого режима приложения на сервере (любой CPU) должен быть установлен как минимум 1 DCPMM.
При использовании режима памяти или смешанного режима соотношение памяти и DCPMM должно составлять 1:16 — 1:4. Для оптимальной работы рекомендуется соотношение 1:4. Например: 6x16GB DIMM + 2x 256GB DCPMM — соотношение 1:5.33. В смешанном режиме часть DCPMM, зависящая от производительности, рассматривается как память в соотношении. Это требование к соотношению не распространяется на режим App Direct.
Если DCPMM и TruDDR4 DIMM одновременно установлены в один и тот же канал памяти, DCPMM будет установлен в слот 1 канала (ближайший), а DIMM — в слот 0 канала.
Для достижения наилучшей производительности сбалансируйте все каналы памяти.
Зеркалирование памяти TruDDR4 DIMM поддерживается только с модулями DCPMM, установленными в режиме App Direct.
Зеркалирование памяти не поддерживается при установленных модулях DCPMM.
На следующем рисунке показаны модули DCPMM и TruDDR4, установленные на материнской плате ThinkSystem SR950. В этой полной конфигурации в каждый канал памяти устанавливается один модуль DCPMM и один модуль TruDDR4 DIMM (6 модулей DCPMM и 6 модулей DIMM на процессор).
Рисунок 3: Модули Intel Optane DCPMM на материнской плате ThinkSystem SR950.
Требования в режиме прямого доступа приложений ( App Direct )
Модули DCPMM поддерживаются только в количестве 1, 2, 4 и 6 на процессор. Вместе с модулями DCPMM должно быть установлено определенное количество модулей DIMM.
В следующей таблице перечислены поддерживаемые комбинации в режиме App Direct.
Количество DCPMM 1 CPU / 2 CPU
Поддерживаемые размеры DCPMM
Количество модулей DIMM 1 CPU / 2 CPU
Поддерживаемые размеры модулей DIMM
Режим App Direct
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Любой DIMM> 16 ГБ
Таблица 4: Поддерживаемые комбинации памяти DCPMM и DIMM — Сервер с 12 слотами DIMM на процессор.
Обсуждение производительности режима App Direct см. в статье для прессы Lenovo «Анализ производительности постоянной памяти Intel Optane DC в режиме App Direct в серверах Lenovo ThinkSystem» https://lenovopress.com/LP1083.
H20 совместим только с мобильными чипами Core U 11-го поколения или более новыми, но не с настольными компьютерами. В анонсе Intel также четко указала, что эти устройства предназначены для мобильных приложений, что, по мнению Tom’s Hardware, означает конец решений Optane для настольных компьютеров.
Тест производительности
Теперь о программе
(Версия 32 ГБ быстрее, поскольку в ней используются 2 чипа памяти 3D XPoint по сравнению с одним чипом в версии 16 ГБ).
Кажется, что производительность с точки зрения пропускной способности и IOPS не впечатляет — но проблема не в этом. Проблема в том, что эти показатели производительности были измерены при глубине очереди 4 — в отличие от других SSD, которые обычно измеряются при глубине очереди 32 и более. Превосходство Optane наиболее очевидно при низкой глубине очереди. Для примера ниже приведен график, показывающий производительность различных типов устройств при различной глубине очереди*:
Как показывают наши внутренние тесты, подавляющее большинство рабочих нагрузок, с которыми сталкивается средний домашний или офисный пользователь, имеют глубину очереди от 1 до 4 (подробнее см. ниже), в то время как спецификации SSD пишутся с учетом рабочих нагрузок с глубиной очереди 32 (для SATA) и более (для NVMe). Разница очень очевидна.
Однако, по понятным причинам, Intel не позиционирует использование памяти Optane в качестве обычного SSD — емкости устройств недостаточно для задач пользователя (если не считать некоторых интересных вариантов, таких как небольшой, но быстрый и надежный загрузочный диск для Linux или скретч-диск для Adobe Photoshop или небольшой, но быстрый кэш вместе с Intel Cache Acceleration Software или интересное решение, описанное здесь). Весь маркетинговый механизм Intel направлен на продвижение новой технологии ускорения (грубо говоря, кэширования, но это не совсем точное определение) медленного SATA-накопителя (будь то жесткий диск, SSD или даже некоторые гибридные модели) с помощью быстрого модуля памяти Optane.
Эта модель использования накладывает ограничения на поддерживаемое оборудование и операционные системы:
- Процессор Intel Core 7-го поколения или выше.
- Чипсет Intel серии 200 или выше (полный список здесь).
- BIOS с интегрированным драйвером UEFI RST версии 15.5 или выше (15.7 для чипсетов серии X299). Да, традиционный режим BIOS не поддерживается — загрузка в режиме UEFI обязательна для хранилища Optane.
- Windows 10 64bit
- Драйвер Intel Rapid Storage Technology 15.5 или выше
- Загрузочный диск SATA (это ускоряет работу хранилища Optane). Поддерживает только разметку GPT.
- 5 МБ свободного места в конце диска SATA — требуется для метаданных RST.
-
Убедитесь, что BIOS вашей материнской платы поддерживает память Optane (см. выше; все материнские платы «Optane Memory Ready» с чипсетом 200 поставляются с BIOS, поддерживающим память Optane, но на рынке все еще можно найти карты из более ранних партий — в этом случае вам нужно будет обновить BIOS).
И да, Intel провела большую работу с производителями плат — все платы, поддерживающие память Optane, имеют такую надпись на коробке:
- Ускоренная загрузка ОС,
- Ускорение большинства операций ввода-вывода (по сути, кэширование, но с довольно умными алгоритмами).
Теперь пришло время поговорить о том, зачем это вообще нужно. Начнем с более детального анализа нагрузки на системы обычных пользователей компьютеров. Еще до завершения разработки памяти Optane мои коллеги по программе совершенствования продукции Intel провели исследование того, что обычные пользователи делают со своими ПК дома и на работе. Результатом является количество различных типов действий, выполняемых пользователями (в среднем за день использования компьютера):
Все эти события тесно связаны с производительностью жесткого диска системы и обычно требуют произвольного доступа к данным, что не так возможно с жесткими дисками. Поэтому использование памяти Optane может значительно ускорить выполнение каждого из вышеперечисленных действий.
Но зачем мне покупать память Optane для ускорения работы жесткого диска, если за те же деньги я могу купить SSD SATA емкостью 128 ГБ, хранить на нем ОС и основные приложения, а жесткий диск использовать для других данных? С одной стороны, есть вопрос удобства — если у вас есть базовые навыки, чтобы иметь возможность выбирать, где какая ОС/приложения (подозреваю, что все читатели GT относятся к этой категории, но могу вас заверить, что мои родители, например, как и большинство пользователей ПК, что мои родители и большинство пользователей ПК так не умеют) и вы не поленитесь сделать это с каждым приложением (особенно играми — при современных требованиях к хранилищу 128 ГБ достаточно для ОС и 1-2 игр), в этом плане гибридная конфигурация SSD+HD может оказаться для вас более удобной.
Однако имейте в виду, что с хранилищем Optane нет необходимости в ручном переносе данных — как только вы выходите из одного приложения и активно используете другое, необходимые данные достаточно быстро вставляются в кэш. С другой стороны, рассмотрим график, который я показал выше — производительность в зависимости от глубины очереди. Благодаря коротким очередям задержка доступа к данным в памяти Optane значительно ниже по сравнению с твердотельными накопителями SATA. В Intel мы провели внутренние измерения глубины очереди, используемой различными приложениями — вот результаты:
Глубина очереди при использовании приложениями:
Глубина очереди при запуске приложений:
Распределение глубины очереди в течение рабочего дня типичного пользователя предприятия (измерено сотрудниками Intel, занимающими различные должности на предприятии):
Вот как распределяется глубина очереди для различных пользовательских нагрузок:
И мы уже видели, насколько лучше работает память Optane в неглубоких очередях.
Заключение
Подводя итог, напомню, что память Optane можно использовать как отдельный SSD, но это не основной вариант использования. Все волшебство происходит, когда он используется в качестве ускорителя для медленного жесткого диска (или даже SATA SSD) — относительно небольшие инвестиции могут многократно ускорить производительность системы для большинства пользовательских рабочих нагрузок. Это достигается как в аппаратной части (хранилище Optane имеет значительно меньшую задержку доступа, чем другие SSD на рынке, производительность малых очередей значительно выше, чем у альтернатив), так и в программной — драйвер RST использует довольно продвинутую логику для выполнения операций кэширования (и в этом его отличие от предыдущей технологии — Intel Smart Response Technology). Это делает текущую реализацию отличной от всех решений по кэшированию/ускорению жестких дисков, которые появлялись на рынке в прошлом, включая наше.
Я буду рад услышать в комментариях мнения о продукте и решении в целом — однако я хотел бы избежать негативных мнений, основанных на непонимании того, как работает решение, или на отсутствии опыта работы с ним. Если есть сомнения, лучше спросить, прежде чем критиковать.
P.S. В следующей статье мы расскажем о серверном продукте на базе технологии 3D XPoint — твердотельных накопителях Intel Optane SSD DC серии P4800X — вместе с программным решением Intel Memory Drive Technology.
* Все тесты, упомянутые в этой статье, были проведены внутри компании Intel. Все тесты с памятью Optane проводились с процессорами Intel Core 7-го поколения, а тесты глубины очереди — с процессором Intel Core 6-го поколения. Конфигурация системы, использованная для тестов:
