從2015年英特爾與美光發布3D XPoint非易失性內存技術以來，IT業內人士一直在圍繞其性價比以及各項表現展開討論。不過3D XPoint最初的市場反應，只能說是不冷不熱。但隨著英特爾和美光先后向市場引入基于3D XPoint技術的SSD（固態硬盤），也稱為存儲級內存（SCM）;以及基于3D XPoint的DIMM（雙列直插式存儲模塊），也稱為數據中心級持久內存模塊（DCPMM），或簡稱為PMEM，并提供實際的基準測試。基于其令人印象深刻性能指標，OEM系統供應商和企業用戶的熱情也開始高漲。

存儲級內存

SCM是3D XPoint技術的第一個產品化實現。數據顯示，SCM基準通常比最快的NVMe閃存SSD延遲更低，而且IOPS大約是后者的2.5到3倍。大型數據傳輸基準測試顯示，性能提高了10倍之多。

也許SCM最重要的性能優勢是它具有非常小的寫入延遲，這是NAND閃存很難實現的。SCM更多搭載在高性能存儲陣列中，雖然它也可用于服務器。

對于許多IT業內人士來說，主要考慮因素可能在于性價比。在相同容量下，SCM的平均價格點一般比最快的NVMe閃存SSD還要高出4到5倍。但是僅僅依據性價比來判斷是否采用它，這從某種程度上來說是不合理的。因為這個問題歸根結底是業務應用的問題，同時還要考慮性能提升所帶來的“線上預算”回報。

對于許多IT人員來說，線上預算回報可能是一個新概念。它是指業務應用更快響應和更早上市帶來的回報收入——如果沒有性能提升，這些收入就不會存在。一個很好的例子就是高頻交易，延遲減少10倍可以帶來數百萬美元的收入。對其他業務來說，延遲和響應時間的改善可能會加快上市速度，提高市場份額，從而帶來更高的收入和利潤。

那么，SCM對哪些應用程序最有價值呢？那些需要低讀寫延遲和大量數據傳輸的。數據庫和各種人工智能技術，包括機器學習、深度機器學習和神經網絡，都需要非常低的讀寫延遲。數據倉庫、大數據分析和高性能計算，更能夠從更快的大量數據傳輸中獲益。

數據中心級持久內存

那么DCPMM或PMEM呢？在了解如何有效地使用這種技術之前，需要掌握一些背景知識。

到目前為止，DCPMM類產品只有英特爾供應，它是采用3D XPoint技術，基于DDR4標準的DIMM型內存。目前提供從128 GB到512 GB的不同容量規格。每個CPU最多支持6個DCPMM，每個DCPMM與一個DRAM DIMM配對。DCPMM需要第二代或更好的英特爾 Cascade Lake處理器支持。

從單個字節的存儲的層面上來看，DCPMM的開銷大約是DRAM的一半，但是速度大約要慢10倍。兩者都以字節模式寫入，它們的關鍵區別在于數據持久性。即使斷電，DCPMM也可以保存數據，因此被稱作持久內存。什么，等待。由于它基于非易失性3D XPoint技術，數據不應該總是持久的嗎？答案是是也不是。

DCPMM有兩種模式：內存模式和應用直接訪問模式。內存模式是持久內存的主要使用方式，使它看起來就像DRAM一樣。在內存模式下使用DCPMM時，系統會有更大的內存空間可供分配。使用DCPMM作為主要的內存存儲，DRAM DIMM作為系統當前所需數據的快速緩沖區。就性能而言，這是比使用DRAM緩沖NVMe NAND閃存更好的選擇。內存模式最好的地方是不需要改變應用程序或文件系統就可以使用DCPMM，也就是即插即用。然而，這些數據的存儲一般來說是不持久的，持久存儲需要應用直接訪問模式。

應用直接訪問模式使DCPMM看起來、給人的感覺以及工作表現都更類似于RAM磁盤。即使關閉電源，數據也會持續存在。這可以快速重新啟動，最大限度地減少停機時間和避免數據丟失，盡管它本身無法自啟動。應用直接訪問模式對關系數據庫很有吸引力，因為它簡化了在內存中運行時的原子性、一致性、隔離性和持久性要求。更大的內存空間，也使得在內存中運行任何數據庫都會更加容易。但與內存模式不同，應用直接訪問模式并不是即插即用的。它需要修改應用程序，可能還需要修改文件系統——這不是一件小事。

一個比較出名的應用直接訪問模式案例是Oracle Exadata X8M。Oracle使用應用直接訪問模式通過融合以太網進行遠程直接內存訪問，以便將存儲服務器中的所有DCPMM集中在一起，因此對于所有數據庫服務器而言，它們都會作為單個持久內存池（每個機架最多27 TB）出現。其結果是驚人的，提供19μs乃至更低的延遲， 1600萬8 K SQL讀IOPS。Oracle在基于非持久內存的Exadata X8上，以同等價位只實現了250μs延遲和657萬8 K SQL讀IOPS。相同價格下，Exadata X8M延遲低10倍多，IOPS大約高2.5倍。

回到最初的問題，SCM和DCPMM值這個價嗎？答案是：視情況而定。這取決于更低的延遲、更快的響應時間和更快的大數據吞吐量是否會顯著提高生產力、上市時間和業務收入，當然同時也取決于性價比。

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