高性能存儲(chǔ)的未來(lái)

作者系： Gartner研究總監(jiān)Julia Palmer Gartner研究總監(jiān)簡(jiǎn)儁芬

過(guò)去十二個(gè)月里，有關(guān)存儲(chǔ)技術(shù)最新進(jìn)展的宣傳報(bào)道一直甚囂塵上，其中包括新型非易失性存儲(chǔ)器（如：三星[Samsung]的Z-NAND以及英特爾[Intel]和鎂光科技[Micron]的3D Xpoint）。非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)（NVMe）等新型接口和更現(xiàn)代化的軟件也正日益普及，力圖減少因過(guò)去30年內(nèi)CPU發(fā)展所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)架構(gòu)不平衡。這些接口可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的低延遲和高性能數(shù)據(jù)存取，尤其是對(duì)于SQL/ NoSQL數(shù)據(jù)、高性能計(jì)算工作負(fù)載和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

這些創(chuàng)新有望彌合數(shù)據(jù)中心計(jì)算與存儲(chǔ)之間的性能差距，但企業(yè)需要對(duì)圍繞這些新技術(shù)的宣傳炒作保持謹(jǐn)慎。這種未經(jīng)驗(yàn)證、快速演進(jìn)的市場(chǎng)變化雖然可以帶來(lái)好處，但也會(huì)為負(fù)責(zé)IT基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)劃的管理者帶來(lái)諸多不確定性。

并行存取的計(jì)算與存儲(chǔ)之間的更快接口可以降低存儲(chǔ)器存取延遲，但這也可能需要企業(yè)追加大量的額外投資或開(kāi)展大規(guī)模升級(jí)，反而會(huì)打破企業(yè)IT的更新周期。因此，在將該技術(shù)投入生產(chǎn)之前，企業(yè)需從供應(yīng)商處尋求相關(guān)保障，以保護(hù)投資。

這些技術(shù)的累積效應(yīng)具有深遠(yuǎn)潛力；但是，它們目前尚在初期階段。在其潛在收益之外，技術(shù)的不成熟和對(duì)技術(shù)的部署缺乏驗(yàn)證也需要被仔細(xì)考量。

實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器級(jí)內(nèi)存

為了打造存儲(chǔ)器級(jí)內(nèi)存，許多新興存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)盡力將高性能、成本效益密度與非易失性的持續(xù)性結(jié)合起來(lái)。這一類技術(shù)的讀寫(xiě)性能更接近動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（服務(wù)器存儲(chǔ)），但是它們具有持續(xù)性，即在斷電時(shí)也能存儲(chǔ)信息。目前大部分存儲(chǔ)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。以上每種技術(shù)的成熟期都會(huì)比最初的預(yù)期更長(zhǎng)。

目前的挑戰(zhàn)是通過(guò)引入新層次的存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存將動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和NAND閃存（性能存儲(chǔ)）市場(chǎng)的技術(shù)和大量級(jí)生產(chǎn)規(guī)模相結(jié)合，從而將兩者的屬性融合在一起，以期提供一種可擴(kuò)展的持久存儲(chǔ)器技術(shù)——該技術(shù)可以以每千兆字節(jié)幾美元的價(jià)格實(shí)現(xiàn)更接近CPU的訪問(wèn)速度。

軟件必須更加輕量化

存儲(chǔ)器級(jí)內(nèi)存與高速接口正取得顯著進(jìn)展，其延遲僅數(shù)十微秒。但是，在充分利用接口創(chuàng)新功能方面，傳統(tǒng)存儲(chǔ)軟件棧由于其對(duì)串行設(shè)備的優(yōu)化，仍是一個(gè)限制因素。

傳統(tǒng)存儲(chǔ)軟件針對(duì)多線程采用了低效率的鎖定機(jī)制，降低了其大規(guī)模處理并行輸入、輸出任務(wù)的能力。此外，它還增加了級(jí)別更高的復(fù)雜抽象層，例如在區(qū)塊與頁(yè)面而非字節(jié)級(jí)別處理數(shù)據(jù)。

為了讓存儲(chǔ)器級(jí)內(nèi)存應(yīng)用有效地發(fā)揮作用，存儲(chǔ)軟件必須變得更輕量、開(kāi)銷更低并以更佳的讀寫(xiě)速度進(jìn)行并行存取優(yōu)化。支持存儲(chǔ)器級(jí)內(nèi)存的操作系統(tǒng)、管理程序以及存儲(chǔ)軟件尚處于演化的初期階段，市場(chǎng)化進(jìn)程緩慢。Gartner預(yù)計(jì)，這些創(chuàng)新技術(shù)還需要兩年多時(shí)間才能發(fā)揮其全部潛力。

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