Компания Rambus анонсировала, что она приобрела технологии, патенты и другие активы компании Diablo Technologies для расширения собственных позиций на рынке гибридной памяти DRAM и накопителей на памяти типа флеш. Покупка активов Diablo Technologies дополнит разработки Rambus в области создания технологий для подсистем памяти с высочайшей пропускной способностью и низким потреблением. Также новое приобретение пойдёт на пользу объявленному в марте прошлого года сотрудничеству между компаниями Rambus и IBM на ниве создания гибридных систем хранения данных. Финансовая сторона сделки не раскрывается, что в обычаях компании Rambus.

Модули NVDIMM Diablo Memory 1

Компания Rambus вряд ли нуждается в представлении. Её неофициальное прозвище ― самая юридическая компания Кремниевой долины. В многочисленных и продолжительных судах она отстояла своё сомнительное право взимать лицензионные отчисления с производителей памяти и интерфейсов памяти (контроллеров). В своё время она предложила популярную до сих пор сигнальную структуру интерфейса DRAM и скрыла, что эти разработки защищены патентами. Когда индустрия подсела на этот интерфейс, Rambus начала предъявлять счета.

С компанией Diablo Technologies тоже не всё так просто. Она была создана в 2003 году и отметилась разработкой контроллеров (буферов) памяти NAND и прошивок для выпуска энергонезависимых модулей NVDIMM. В частности, около пяти лет назад Diablo Technologies для компании NetList разработала контроллеры для модулей NVDIMM. Контроллеры создавались совместно с компанией SMART Storage Systems. В 2014 году компанию SMART Storage Systems приобрела компания SanDisk, и на основе купленных разработок начала выпускать фирменные модули памяти ULLtraDIMM, которые, по сути, представляли собой SSD в формфакторе DIMM. Почти сразу после анонса ULLtraDIMM выяснилось, что контроллеры SMART Storage Systems и Diablo Technologies используют украденные у NetList патентованные разработки.

Модули ULLtraDIMM компании SanDisk

Насколько нам известно, судебный спор между NetList и Diablo Technologies до сих пор не улажен. Компания Diablo Technologies красиво ушла от ответственности ещё в декабре 2017 года. Тогда на судебном заседании юрист компании заявил, что Diablo Technologies просто прекратила свою повседневную деятельность, а высшее руководство разошлось по другим компаниям. Что и как приобрела в таком случае Rambus, остаётся только догадываться. В чём наверняка можно быть уверенным, компания NetList вряд ли так просто оставит её в покое даже несмотря на «юридический» авторитет Rambus.

Основным ограничителем в ряде серьёзных задач, исполняемых в ЦОД, служит узкое место в виде подсистемы хранения данных. Да, в последние годы твердотельные накопители сделали огромный шаг вперёд, и всё же в ряде случаев они проигрывают обычной оперативной памяти, особенно там, где ценится низкая задержка при обращении к данным, например, в крупных системах БД. Технология Intel 3D XPoint призвана устранить это «бутылочное горлышко», решив заодно и проблему с необходимостью загружать данные в память каждый раз при сбоях электропитания. Как известно, она предусматривает создание не только накопителей в привычных нам форматах PCIe, M.2 и U.2, но и в виде модулей DIMM — и такие модули на днях Intel успешно продемонстрировала в работе.

Выглядят такие модули точно так же, как и обычные DIMM. Устанавливаются они в те же слоты серверной платформы, что и оперативная память, а современные технологии позволяют им выглядеть как блочным устройством, так и расширением RAM. Производительность у модулей Intel Persistent Memory находится в промежутке между DIMM и твердотельными накопителями, но особенно удобны они для использования совместно с приложениями типа «база данных в памяти», таких, как SAP HANA (платформа для анализа данных и машинного обучения). Неудивительно, что демонстрация состоялась на конференции SAP Sapphire 2017, которая проходит сейчас в городе Орландо, штат Флорида (США), и использовалась при этом именно платформа SAP HANA.

Разумеется, сфера применения энергонезависимых модулей памяти не ограничена базами данных — от внедрения новой технологии выиграют все, от платформ виртуализации и облачных сервисов до суперкомпьютеров, производительность которых тоже упирается в традиционные «костыли». Полный список задач занял бы не одну страницу. Когда же нам следует ожидать новую революцию в сфере хранения данных? Судя по официальным данным, представленным Intel, начала поставок модулей Persistent Memory следует ожидать в 2018 году вместе с обновлением процессоров Xeon Scalable (кодовое название Cascade Lake). Но работу над программной поддержкой такой памяти следует начинать уже сейчас, и Intel готова предоставить разработчикам нужные библиотеки NVML (Non-Volatile Memory Libraries). Дополнительная информация также имеется на сайте Persistent Memory Programming.

Проблема с делением вычислительных систем на зоны «быстрой» и «медленной» памяти действительно в последние годы встаёт всё более остро. В этом году, с 3 по 7 апреля в Казанском федеральном университете прошла международная конференция, посвящённая развитию параллельных вычислительных технологий, где этот вопрос разбирался отдельно и глубоко. Мы опубликовали даже посвящённую этому событию статью. Одним из главных «виновников» торжества стала Intel, которая продемонстрировала свои достижения: процессоры Xeon E5 v4, шину Omni-Path, ускорители Xeon Phi Knights Langing и сопроцессоры машинного обучения, в том числе, ускорители Nervana.

Затронула компания и технологию Optane. Первые накопители на базе энергонезависимой памяти 3D XPoint — это лишь верхушка айсберга: они практически ничем не отличаются от обычных SSD и могут предложить только количественные улучшения, а компания Intel замахивается на всю парадигму с делением памяти на области. На вышеприведённой диаграмме всё ещё присутствуют накопители SSD в качестве быстрой памяти подкачки, но ничто не мешает и переходу полностью на модули Persistent Memory DIMM. В такой схеме останется разве что удалённое звено СХД на базе HDD с SSD-кешем, но как показывает практика и демонстрация прототипа The Machine, оснащённого 160 Тбайт единого пространства памяти, можно отказаться и от этого звена. Пока это очень сложно, поскольку память NAND не обладает нужными скоростными характеристиками, а DRAM целиком зависит от надёжности электропитания. Массовое распространение чипов 3D XPoint может положить этой сложности конец.

В предельном виде иерархия для одного вычислительного узла станет выглядеть следующим образом: «ЦП + кеш + встроенная в ЦП быстрая память типа MCDRAM + модули NVDIMM 3DXP + межузловые соединения». Здесь на помощь придёт технология NVMe over Fabric, обеспечивающая быструю связь с низким временем отклика между различными узлами ЦОД или суперкомпьютера. Решения физического уровня существуют вполне подходящие: так, шина InfiniBand EDR уже в 2014 году могла обеспечивать соединения на скорости 300 Гбит/с, а решения уровня 2017 года достигли впечатляющих 600 Гбит/с. Первое поколение Intel Omni-Path уже работало на скорости 100 Гбит/с и впереди у этой шины новые скоростные горизонты. Создание суперкомпьютеров, облачных систем или целых крупных ЦОД с объёмными системами хранения данных в виде единого пространства памяти уже не видится фантастикой: как уже было сказано, в 2018 году появятся новые модули Intel Persistent Memory DIMM, которые существенно облегчат постройку таких систем и сделают их архитектуру ещё проще и стройнее, а значит, и эффективнее.

В серверных приложениях целостность данных может быть гораздо важнее производительности, поэтому контроллеры дисковых подсистем RAID всегда снабжаются батареями, поддерживающими данные в кеше в случае сбоя по питанию, да и сами серверы чаще всего подключаются к системе бесперебойных источников питания. Ещё одним слабым звеном является оперативная память DRAM, по своей природе энергозависимая, но и её в критических приложениях предлагается заменить на NVDIMM — гибрид традиционной DRAM и NAND.

Подобный продукт представила компания Crucual, хорошо знакомая нашим читателям в качестве производителя доступных, но высококачественных твердотельных накопителей. Её предложение для серверов высокой надёжности носит простое название DDR4 NVDIMM и состоит из модуля DDR4 с частотой 2133 МГц, основной латентностью CL15, напряжением питания 1,2 вольта и ёмкостью 8 Гбайт, но модуль этот необычен: кроме привычных микросхем памяти DRAM, на нём установлены и чипы NAND. Но это половина проблемы: при внезапном сбое данные просто не успеют записаться во флеш-память, в частности, если сервер не имеет собственного аварийного источника питания.

Поэтому в комплект входит специальный суперконденсаторный блок AgigA PowerGEM в габаритах 2,5″-накопителя, который поддерживает новые модули Crucial в момент сохранения данных во флеш-память. Это происходит автоматически при исчезновении основного питания. При его восстановлении происходит обычный процесс, так что все данные, бывшие в памяти сервера на момент сбоя, оказываются на своём месте. Особенно важно это для различного рода кешей и баз данных, имеющих дело с сетевыми транзакциями. Применение технологии NVDIMM позволит сделать серверные системы, работающие в критических отраслях, в том числе в банковском деле, более надёжными.