今天来黑一黑Intel的傲腾

冬瓜哥这几天和一位朋友聊天，聊到了存储行业到底下一个爆发点是什么，其实谁都不知道，我们都处于一个准静态过程中。就拿NVMe SSD来说，企业用户估计多数都还没用呢，SATA/SAS SSD还刚用上。纵观历史，很难有某种新技术，能在短期内获得大量革命性部署的，旧的技术和产品总有强大的阻力和阻尼系数。所以，一个新技术的推广，一定是相关厂商强力推动和生态建设的结果。

 

存储行业的关键在于存储介质，我们有幸经历了磁介质到Flash介质的时代飞跃。Intel是业界屈指可数的几家同时拥有NAND和主控的厂商，也正因如此，SSD市场基本上是Intel的主场。然而作为业界前沿厂商，总是会领先几步。虽然NAND Flash目前已经可以做到QLC，144层堆叠，但是冬瓜哥认为NAND Flash的致命缺点真的足够“致命“，这些缺点注定导致NAND Flash一定会是固态介质时代的开拓者同时也是奠基者。NAND Flash的下一步会是什么？我想Intel也给出了答案，那就是在寿命，Retention，延迟，速度，管理等方面规避了NAND缺点的非易失性存储介质。

 

Optane，傲腾，就是第一款被规模化商用的领先于NAND的非易失性存储介质。由于NAND Flash是一整个生态，包含NAND厂商，主控厂商，SSD厂商，Host FTL软件开发者等角色，而Optane与NAND相比，由于前者规避了很多NAND的缺点，这就使得Optane的主控复杂度会被弱化很多，所以早期生态建设只有靠Intel自己了，孤独的勇士。

 

如果说存储行业下一个爆发点是什么，我觉得可能也就是固态介质再往前走一步了，就像SCSI到SATA/SAS一样，规避了SCSI的缺点，而一致沿用至今二十多年，而且依然没有被彻底抛弃的态势，5~10年应该还能继续支撑。Optane相比NAND，就犹如SATA/SAS相比SCSI，能够持续几十年的市场。Intel或许已经看到了这个苗头，在Optane生态建设方面可谓是不遗余力。

 

Intel的傲腾存储产品，之前已经介绍过多次了，不得不说是一项黑科技，Intel对其寄予厚望。今天冬瓜哥就来“黑一黑”傲腾，看看这黑科技到底有多黑。

 

 1

介质黑

3D X-point（Optane的学术名）介质，据传是一种相变介质，与NAND Flash Cell直接向Cell中充电放电的机制不同，3D X-point是利用电流改变Cell中相变介质的晶体状态从而产生不同电阻，来表示不同状态，这个过程远快于对Cell进行充电，而且寿命问题在整个生命周期中可以忽略不记。所以其并不需要NAND那种极度复杂的管理方式。

 

 2

形态黑

基于Optane介质的固态存储器覆盖了各种形态，包括M.2接口的消费类平台存储器，NVMe SFF8639接口的企业级SSD，PCIe标准插卡的企业级SSD，以及DDR4-T接口的内存条形态。

一应俱全的产品形态，覆盖消费和数据中心平台，可见Intel对Optane介质信心满满。另外，国内服务器存储厂商浪潮还将基于傲腾介质的一款双端口NVMe SSD用于其存储系统的加速缓存。

 

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性能黑

Optane的性能介于DRAM与NAND之间，更偏向于DRAM。以至于业界有人讨论，到底是用傲腾来替代DRAM，还是用作DRAM与NAND之间的缓存。其实，根据不同场景，这两种模式都可以。

在某Spark SQL项目中，傲腾介质实现了6~17倍的性能提升；在内存模式下，在某金融科技公司项目的Redis内存数据库中表现出了与DRAM相当的性能，而成本降低了25%左右。

 

在浪潮推出的VSAN方案中，使用了傲腾SSD作为 VSAN的缓存层，在保持成本相当的配置下，与NVMe SSD相比，性能提升了50%——在某种程度上来说，这也是一种成本节约。

 

 4

用法黑

傲腾介质有多种用法。

 

对于SSD形态的傲腾：

1. 可以直接用作传统SSD，比NAND Flash SSD快得多。

2. 可以采用各类第三方软件或者Intel开发的OpenCAS软件将傲腾SSD作为I/O加速缓存使用。

 

对于内存形态的傲腾：

1. 当作一块RAM Disk，上层当作常规块设备，不过这样用浪费了傲腾的性能，优点则是对上层完全透明，不需要任何改变。

2. 当作一块Persistent RAM类型的OEM Defined内存区域，需要BIOS和OS共同适配，其中BIOS需要识别出这块内存的特殊性从而在设备表中做对应标记，从而让OS启动之后并不会将其纳入常规内存管理，也就是不会分配给进程，而是需要加载特殊驱动，比如PMEM driver。这个Driver加载之后，会生成对应的DAX 类型的块设备，可以直接承载支持DAX的文件系统，比常规块设备+文件系统访问速度要更快。另外基于DAX块设备，利用libpmem库可以实现向上层应用细粒度的分配这块内存。不过常规的malloc()函数就无法使用了，所以需要应用层加以二次开发更改。这个模式又被称为“App Direct“模式。

3. 被当作常规内存用，作为一个NUMA节点。目前有Linux内核开发者在NUMA管理模块中加入了针对傲腾这种性能低于DRAM的高速存储介质的管理模块。对于某些对访存性能不做太多要求的应用，完全可以将内存分配到Optane中。因为Optane存储器可以轻易做到高容量，比如单条256GB、512GB等，DDR4 DRAM目前是做不到这个容量密度的。

4. 对上层软件完全透明，由CPU上的Memory Controller实现DRAM与Optane内存之间的数据缓存。这种应用方式可以彻底的透明，效果也非常不错，但是需要使用Intel新一代的CPU，因为这个特性需要Memory Controller实现。

 

如此多的灵活用法，也会给傲腾大规模部署带来必要的条件。

  

 5

生态黑

好马配好鞍。傲腾的发展一定离不开各类软件。包括内核驱动比如PMEM Driver，用户态库比如libpmem，以及用户态库SPDK等，以及缓存加速软件OpenCAS等，这其中Intel直接独自开发了OpenCAS和SPDK，可见Intel的软硬件实力。

 

除此之外，Intel对傲腾在各行各业的应用模型也有深刻的了解，目前已经开始部署在了各类主流应用系统中。

 

下图展示了Intel总结的傲腾存储器所应用在的主流业务系统的占比。这些数据对于整个业界有很强的参考价值。

 

 

不得不说，傲腾的软硬件黑科技的确强大，也只有Intel这样的厂商能够玩得转了。

傲腾大师课首页https://bizwebcast.intel.cn/optane/

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博主简介：冬瓜哥，《大话计算机》与《大话存储 终极版》、《大话存储 后传》图书作者。多项专利发明人。

现任某半导体公司高级资深架构师。

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