حافظه Optane SSD فوق سریع اینتل و تجربیات پایگاه داده آئرواسپایک از آزمایش آن

شرکت اینتل چند وقت پیش به‌طور رسمی از حافظه‌ی ظرفیت بالای Optane SSD مبتنی‌ بر فناوری حافظه‌ی سه‌بعدی رونمایی کرد و رکورد سرعت ذخیره‌سازی را شکست. اینتل به دنبال همین روند، تصمیم به عرضه‌ی حافظه‌ی ذخیره‌سازی Optane برای استفاده در رایانه‌ی دسکتاپ گرفت که در ۲۴ آوریل وارد بازار خواهد شد. زومیت را همراهی کنید تا جزئیات مربوط به نسخه‌ی دسکتاپ Optane و تجربیات پایگاه داده‌ی آئِرواسپایک از نسخه‌ی سرور حافظه‌ی اس‌اس‌دی Optane را شرح دهیم.

ارزش ارتقاء سیستم به خاطر بهره‌مندی از این حافظه بستگی به موقعیت کاربر دارد. اگرچه شرکت اینتل اعتقاد دارد که حتی در صورت داشتن حافظه‌ی SSD در سیستم، باز هم شاهد افزایش سرعت و عملکرد سیستم خواهید بود؛ اما در صورتی که فقط از حافظه‌ی SSD بهره می‌برید و نیاز ظرفیت ذخیره‌سازی مورد نظر شما را برآورده می‌کند، بهتر است از ارتقاء سیستم صرف نظر کنید. این حافظه بیش‌تر برای کاربرانی است که از HDD استفاده می‌کنند و بدون صرف هزینه‌ی اضافه برای خرید حافظه‌های SSD ظرفیت بالا و گران‌قیمت، قصد افزایش سرعت و عملکرد سیستم خود را دارند.

حالا پس از گذشت چندین مدت، شرکت آئرواسپایک که پایگاه داده‌ای به همین نام ساخته، تجربیات خود را از آزمایش حافظه‌ی Optane در این پایگاه داده به  اشتراک گذاشته است که در ادامه‌ی مقاله به تشریح آن خواهیم پرداخت.

شرکت آئرواسپایک دریافت که هنگام استفاده از حافظه‌های اس‌اس‌دی آپتین اینتل، سرعت اجرای دستورات در پایگاه داده‌‌ به‌طور چشم‌گیری افزایش می‌یابد. به جهت سرعت فوق‌العاده زیاد، جذابیت و قیمت گران حافظه‌ی Optane ظرفیت بالای اینتل، این حافظه‌ها را می‌توان به خودروی فراری حافظه‌های ذخیره‌سازی تشبیه کرد.

دسترسی به این نوع حافظه هنوز برای همه مقدور نیست. این موضوع در ماه میلادی گذشته و هنگام رونمایی اینتل از حافظه‌ی اس‌اس‌دی آپتین DC P4800X کاملا تصریح شد. حافظه‌ی آپتین DC P4800X، برای نرم‌افزارهای سطح بالایی مانند نرم‌افزارهای پایگاه داده‌ی موجود در سرورها در نظر گرفته شده است. با این حال همان‌طور که قبلا اشاره شد، حافظه‌ی ظرفیت پایین Optane به‌عنوان حافظه‌ی ذخیره‌سازی کش در مادربردها امکان اجرای سریع‌تر سیستم عامل ویندوز 10 و  سایر نرم‌افزارهای موجود در آن را فراهم می‌کند.

شرکت اینتل قبل از عرضه‌ی رسمی، حافظه‌های اس‌اس‌دی Optane را بیش از یک سال در اختیار چند مصرف‌کننده‌ی انتخابی قرار داد تا این فناوری جدید را مورد ارزیابی قرار دهند. شرکت‌هایی که حافظه‌ی Optane را مورد ارزیابی قرار داده‌اند شامل آی‌بی‌ام، فیسبوک، لنوو و شرکت پایگاه داده‌ی آئِرواسپایک بوده است. این شرکت‌ها عقیده دارند که حافظه‌ی Optane می‌تواند حافظه‌های اس‌اس‌دی و DRAM را متحد کند.

پایگاه داده‌ی آئرواسپایک دارای یک معماری ترکیبی است که از مزایای حافظه‌ی Optane در کنار هردو حافظه‌ی NAND و DRAM بهره می‌برد. آزمایش بتای حافظه‌ی Optane به خاطر متفاوت بودن با حافظه‌ی فلش NAND و نیازمندی نرم‌افزار به سازگار شدن با مموری ترکیبی (hybrid) آپتین و ویژگی‌های ذخیره‌سازی بسیار مهم است. به گفته‌ی مدیر عامل شرکت اینتل، برایان کرزانیچ، حافظه‌ی Optane می‌تواند نقش منحصربه‌فردی در فرآیند بافرینگ بازی‌های رایانه‌ای اجرا کند؛ در این صورت، این بازی‌ها بسیار سریع‌تر در رایانه‌های شخصی بارگذاری خواهند شد.

اینتل ادعا می‌کند که در مقایسه با یک رایانه‌ی شخصی دارای دیسک سخت چرخان معمولی؛ با بهره‌مندی از این حافظه، عملکرد کلی باید تا ۲۸ درصد افزایش یابد و عملکرد فرآیند ذخیره‌سازی در دیسک سخت تا ۱۴ برابر سریع‌تر شود. اینتل اظهار می‌کند که با بهره‌مندی از حافظه‌ی آپتین به‌عنوان یک حافظه‌ی کش، بارگذاری نرم‌افزارهای محبوبی مانند مرورگر کروم گوگل یا اوت‌لوک مایکروسافت ۵ تا ۶ برابر سریع‌تر خواهد شد. جای تعجب نیست که شرکت اینتل بخش بسیار بزرگی از این فناوری را برای بهبود عملکرد بازی‌های رایانه‌ای تخصیص داده است. به ادعای این شرکت، بازی‌های رایانه‌ای با بهره‌مندی از حافظه‌ی یادشده تا ۶۷ درصد سریع‌تر شروع می‌شوند و بارگذاری مراحل آن تا ۶۵ درصد سریع‌تر خواهد شد.

همان‌طور که اشاره شد، شرکت آئرواسپایک بیش از یک سال و قبل از عرضه‌ی رسمی به‌وسیله‌ی اینتل، فرصت بررسی حافظه‌ی Optane را در اختیار داشته است. طبق گفته‌ی بنیان‌گذار و مدیر ارشد بخش فناوری در آئرواسپایک، برایان بالکُوسکی، پلتفرم آزمایش اینتل وسیع بوده و کمک شایانی به ورود سریع‌تر حافظه‌ی Optane نسبت به حافظه‌ی فلش NAND به بازار کرده است.

بالکُوسکی اظهار کرده است که حافظه‌ی ذخیره‌سازی Optane می‌تواند ۱۰ برابر بیشتر از حافظه‌های فلش NAND امروزی موسوم به سلول سه سطحی (TLC) و سلول چند سطحی (MLC) امروزی بنویسد. به علاوه، این نوع از حافظه سرعت نوشتن بسیار بالاتری هم نسبت به آن‌ها دارد.

تفاوت چشم‌گیری در نحوه‌ی کارکرد حافظه‌ی Optane با حافظه‌ی فلش NAND وجود دارد. در حافظه‌ی Optane، داده می‌تواند در سطح یک بیت در دسترس باشد؛ بر خلاف حافظه‌ی NAND که داده‌ها در یک بلاک قرار دارند. حافظه‌ی Optane برخلاف حافظه‌ی فلش متعارف NAND یا درایوهای سخت چرخان، قادر به اعمال تغییر در بیت‌ها و بایت‌ها است. عملکرد حافظه‌ی فلش NAND مبتنی بر بازنویسی داده است و نرم‌افزاری که داده‌های موقت و ناخواسته‌ی باقی‌مانده در حافظه را به‌طور خودکار حذف می‌کند، اقدام به پاک‌سازی داده‌ها از بلاک خواهد کرد. این فرآیند می‌تواند باعث کاهش زمان خواندن داده شود. توانایی آدرس‌دهی داده در سطح یک بیت، سرعت خواندن و نوشتن حافظه‌ی Optane را بسیار سرعت می‌بخشد.

نرم‌افزار به‌طور قابل ملاحظه‌ای از طریق مدیریت ذخیره‌سازی پیوسته‌ی مستقیم، سازگار با یک توپولوژی کلاستر (وضعیت خوشه‌ای) است. معماری پایگاه داده می‌تواند به بخش‌هایی تبدیل شود و به واسطه‌ی تکرار پایگاه داده، در سرورهای به‌هم‌پیوسته برای دسترسی سطح بالا راه‌اندازی شود. حافظه‌ی Optane زمان رفت و برگشت را در شبکه کاهش می‌دهد و در نتیجه باعث به وجود آمدن پایگاه داده‌ای با ضریب اطمینان بالا و سریع‌تر می‌شود. پایگاه داده‌ی آئرواسپایک قادر به کمک‌رسانی برای ایجاد محیطی است که در آن حافظه‌ی Optane می‌تواند به‌عنوان یک حافظه‌ی رم برای پردازش‌های داخل حافظه یا یک اس‌اس‌دی برای فرآیند کش کردن یا حتی فضای ذخیره‌سازی مورد استفاده قرار بگیرد.

به گفته‌ی جیمز مایرز، سرپرست معماری راهکار NVM شرکت اینتل، اس‌اس‌دی‌های آپتین می‌توانند به‌وسیله‌ی شبیه‌سازی DRAM و با کمک ناظر ماشین مجازی موسوم به هایپروایزر به‌منظور افزایش ظرفیت مموری در سرورها به کار گرفته شوند. برای عملی کردن این کار، شرکت اینتل نرم‌افزاری تحت عنوان Memory Drive برای درایوهای ذخیره‌سازی آپتین به فروش خواهد رسانید. نرم‌افزار Memory Drive یک لایه‌ی مجازی‌سازی است که به شبیه‌سازی حافظه‌ی DRAM به وسیله‌ی حافظه‌ی Optane کمک می‌کند. بالکُوسکی همچنین اظهار کرد:

عملکرد پایگاه داده زمانی که فناوری 3D Xpoint با ماژول‌های رم دوخطی به سمت گذرگاه مموری پیش می‌رود، به نقطه‌ی اوج خود خواهد رسید و در این حالت، بسیار سریع‌تر از گذرگاه NVMe/PCI-Express برای حافظه‌های اس‌اس‌دی خواهد شد.

نوآوری‌های جالب کنونی در حال گذار به‌سوی پروتکل انتقال داده‌ی NVM-F هستند که اتصال‌های ذخیره‌سازی تعریف‌شده به‌وسیله‌ی نرم‌افزار را بدون مدیریت حجم کانال فیبری برقرار می‌کند. این پروتکل تحت شبکه‌هایی همچون اترنت مسیر مستقیم و سریعی به حافظه‌های ذخیره‌سازی مانند Optane فراهم می‌کند. طبق اظهار بالکُوسکی، این پروتکل همچنین به نقشه‌برداری پایگاه داده در این حافظه‌ی جدید انعطاف‌پذیری می‌بخشد.

قضاوت نهایی متعلق به خریداران حافظه‌ی Optane است. شرکت IBM در خدمات ابری Bluemix خود از حافظه‌های ذخیره‌سازی Optane استفاده کرده است که می‌تواند سبب صرفه‌جویی بسیار زیادی در هزینه‌های آن شود. بالکُوسکی اظهار کرده است که شرکت او بر اساس عملکرد، بودجه و عادات خرید، پیشنهادهایی در مورد حافظه‌ی ذخیره‌سازی ارائه خواهد داد. او در ادامه گفت که ممکن است ماژول‌های رم دوخطی Optane آینده، قیمت اضافه‌ای به مصرف‌کنندگان تحمیل کنند.

می‌توانید نظرات خود را درباره‌ی حافظه‌ی آپتین اینتل در وب‌سایت به اشتراک بگذارید.