未來十年，存儲技術將迎來一場革命

這場革命不僅僅是在硬件上，也會在應用層、軟體設計乃至生態上發生系列轉變。

作者 | 吳優

在存儲領域，容量大、速度快和價格低是用戶的期望目標，但就現有的存儲器而言，速度越快的存儲器，容量越小，價格越高，容量大的存儲器，雖然價格低，但是速度卻達不到要求。

尤其是隨著人工智慧、機器學習、物聯網等應用場景的出現，越來越需要用更快的速度處理更多的數據。不過，現有的存儲系統乏力，存儲領域急需一場技術革命。

那麼，存儲界該如何推進這場技術革命？這一革命進展如何？雷鋒網就此話題與大記憶體軟體先行者MemVerge聯合創始人兼CEO范承工進行了交流。

存儲級記憶體是革命的基礎

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當傳統的存儲系統失效時，要麼依靠現有的存儲技術構建新的存儲系統，要麼先發展新的記憶體介質再建存儲系統，按照後一種邏輯，存儲級記憶體技術（SCM）應運而生。

顧名思義，存儲級記憶體就是將速度快性能好的類似DRAM記憶體和容量大價格低的類似SSD存儲器的優點結合起來，縮小存儲和記憶體之間的差距，改變數據的存儲與處理方式。與DRAM不同的是，SCM是非易失性記憶體，這就意味著在斷電時，前者無法保留數據與程序代碼，後者卻可以。

范承工表示，過去十幾年裡不少硬件廠商都在研發SCM存儲級記憶體技術，目前已有大約5種，且這些技術的發展和應用不盡相同。

「在目前已有的SCM技術中， MRAM容量相對較小，價錢較高，但是它的速度很快，在取代CPU更快更小更貴的記憶體SRAM上有更大的空間，不過它本身無法取代DRAM；RRAM或ReRAM等電阻式記憶體主要是在嵌入式系統內得以應用，目前還沒有發展到能夠直接插入服務器裡當主記憶體用的產品形式。 英特爾和美光合作開發的3D Xpoint技術也是SCM技術中的一種，且是第一個能夠用作服務器主記憶體的商業化技術。」

這裡所說的商業化，也就是一年之前英特爾基於3DXpoint介質推出的傲騰持久記憶體，其大容量和持久性，在取代傳統的DRAM上有一定空間。不過，也有人指出，盡管SCM技術有很多優勢，但是現有的操作系統中很多設計機制考慮記憶體特性，SCM並不能完全替代DRAM。 范承工認為，單純從硬件的角度來看，這一說法是成立的，持久性記憶體的速度會比DRAM慢4-5倍，其重復寫的次數也遠遠少於DRAM，所以它並不能完全取代DRAM。

「依靠SCM取代DRAM，其實也是MemVerge大記憶體軟體的發力點。」范承工告訴雷鋒網。

釋放SCM潛能，大記憶體軟體誕生

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軟硬件結合是計算機發展的大趨勢，對於存儲系統而言亦是如此。基於新型記憶體技術做大記憶體軟體，MemVerge是第一個「吃螃蟹的人」。

「 我們認為未來十年存儲技術將迎來一場革命，這場革命不僅僅是在硬件上，也會在應用層、軟體設計乃至生態上發生系列轉變。所以在三年前我們創建了MemVerge這家面向企業級軟體的公司，只要是在特性和功能上能夠當做主存用的存儲硬件技術，我們就計劃支持，傲騰持久記憶體恰好滿足我們的要求。」范承工向雷鋒網介紹到。

經過三年的發展，MemVerge在今年的9月24日正式發布了世界上第一款大記憶體軟體，記憶體機器（Memory Machine Version1.0）。

MemVerge發布會上，范承工表示，Memory Machine主要做兩件事：

• 作為虛擬記憶體層，將DRAM和PMEM（持久性記憶體）統一虛擬化，為記憶體提供軟體定義的記憶體服務。

• 記憶體的ZeroIO Snapshot功能，減少硬件宕機後重啟的時間。

作為虛擬記憶體層，將DRAM和PMEM（持久性記憶體）統一虛擬化，為記憶體提供軟體定義的記憶體服務。

記憶體的ZeroIO Snapshot功能，減少硬件宕機後重啟的時間。

據介紹，Memory Machine不需要修改軟體和硬件，就能將DRAM和PMEM都應用起來，記憶體容量得以擴大。 一般而言，傲騰持久記憶體能夠支持一個CPU線路的3T容量，DRAM能夠支持1.5T容量，而Memoey Machine能夠使兩者並存，這就意味著一個普通的2路服務器能夠擁有9T的記憶體容量，是過去的3倍。

另外，傲騰記憶體價格比DRAM要低，這意味著DRAM與其結合能夠降低記憶體的平均價格。 「通過我們的軟體，可以選擇一個最合適的比例將軟體定義的記憶體提供給應用，這這種情況下，記憶體成本可以降低30%到50%。」范承工說。

價格降低的情況下，原本DRAM的性能是否會受到影響？MemVerge官方給出了不同比例搭配的DRAM和PMEM在KVM虛擬化Hypervisor架構上的MySQL資料庫性能測試數據對比。數據顯示，128G PMEM搭配16GB DRAM的QPS達到49753，超過原本只有128GB DRAM 2175 QPS。

Snapshpt快照技術是某個數據集在特定時刻的鏡像，是一種即時複製，大大縮短了備份大型數據集時的時間，因此這一技術是存儲上常用的數據服務技術。但MemVerge是第一個在記憶體上實現多次Snapshot，且擁有copy-on-write功能的公司。

據悉，即使有1T以上的數據，ZeroIO Snapshot也能在1秒之內抓住CPU Cache中的全部狀態。基於此，ZeroIO記憶體快照有四種數據服務：

• 時間旅行（Time Travel），應用能夠隨意回到過去的任意一個Snapshot，可以同時產生128個Snapshot。

• 自動保存(Auto Save),像在編輯Word時每隔一段時間應用都會自動保存。

• 簡單克隆(Thin Clone)，同一個應用可以「克隆」成多個平行運行，且各個應用互相獨立。

• 應用遷移(APP Migration)，應用能夠遷移到各個數據中心運行，無論是裸機還是虛擬機。

時間旅行（Time Travel），應用能夠隨意回到過去的任意一個Snapshot，可以同時產生128個Snapshot。

自動保存(Auto Save),像在編輯Word時每隔一段時間應用都會自動保存。

簡單克隆(Thin Clone)，同一個應用可以「克隆」成多個平行運行，且各個應用互相獨立。

應用遷移(APP Migration)，應用能夠遷移到各個數據中心運行，無論是裸機還是虛擬機。

對於128個數量級的快照是否會占據大量記憶體，范承工表示， 「128個數量級的快照會占據一定的容量，具體容量需要根據應用的活躍度決定。如果快照數量多，改變也多，就需要產生新的記憶體頁進行管理，需要用到多餘的記憶體，但即使是這樣，也會比128倍小很多，這是因為未改變的記憶體頁在物理層面上是共享的。整體來說，記憶體資源是被節省了。」

面向應用場景，革命需要更多夥伴

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有軟體加持的SCM技術，能在哪些具體的應用場景發力呢？

「讓我們下定決心集中力量做大記憶體系統的另一個重要原因，是我們已經找到三個對這一技術最感興趣的應用場景，一是雲服務提供者CSP（Cloud Services Provider），二是電影工作室在進行創作時的應用，三是金融應用領域，可以使最新的股市交易資訊在2至3微秒內傳遞給用戶，建立一個更加公平的股市交易平臺。」 范承工介紹到。

平安銀行是MemVerge的客戶之一，擁有6000多萬的信用卡用戶和9000多萬的零售客戶。平安銀行大數據平臺技術總監沈百軍表示，對於銀行而言如果用戶體量小，可以直接將所有用戶的數據全部加載到記憶體中，提供快速的服務。面對一億左右的用戶，就需要新的技術支持。「我們引進大記憶體技術，全面實現ZeroIO，希望能讓我們的服務全都是在記憶體裡進行的，這樣可以達到一個非常理想的工作效率。」

Banca Intesa Sanpaolo 是義大利市值最高的銀行集團，它部署了英特爾持久記憶體和Memory Machine軟體。Banca Intesa Sanpaolo 雲和混合數據中心主管 Nicola Carotti 表示：「MemVerge Memory Machine的 ZeroIO 快照功能顯著提高了新應用程序的性能，將恢復時間從數小時縮短到了數秒。」

不過，雖然大記憶體軟體已有一些切實可行且效果不錯的應用場景，但大記憶體軟體既是存儲革命在軟體層面的第一個進展，也是MemVerge的第一個版本。范承工也表示，這一版本軟體還有一些值得升級的地方，例如將手動調控比例升級為智能自動化、ZeroIO快照還可以有更多的數據服務，安全服務也是MemVerge未來會考慮的方向。

范承工認為，大記憶體軟體才剛剛開始，這是一件值得MemVerge持續十幾年時間投入來做的一件事，基於千億美元的記憶體市場，需要更多的軟體來更好地管理優化，才能充分發揮出記憶體的價值，那時候大記憶體軟體將是一個百億美元的市場。

「存儲革命無法靠我們一家創業公司獨立完成，還需要更多的合作夥伴共同建立一個良好的生態，才能完成這場革命。」范承工說。

封面圖源自Mainline，文中圖片源自MemVerge