En el panorama actual de los datos, que evoluciona rápidamente, las empresas buscan constantemente soluciones de almacenamiento innovadoras para mejorar las capacidades y maximizar los costes. A medida que las empresas crean más datos, la memoria y el almacenamiento de alta densidad y alto rendimiento serán críticos para gestionarlos todos y obtener más valor de ellos.
Uno de estos avances fue la memoria persistente, una tecnología revolucionaria que representa un nuevo nivel en la jerarquía del almacenamiento. Esta tecnología, que surgió en 2019, combina la velocidad de la memoria volátil con la retención de datos de los dispositivos de almacenamiento tradicionales.
Las primeras encarnaciones de la memoria persistente, como Intel Optane, se han interrumpido, pero los problemas que pretendía resolver siguen existiendo. Aquí tiene un vistazo a lo que la memoria persistente podría hacer y a dónde pueden llevar las investigaciones futuras.
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¿Qué es la memoria persistente?
La memoria persistente (o PMEM) es una memoria de ordenador de estado sólido y alto rendimiento que conserva los datos incluso cuando se apaga la alimentación. A diferencia de la memoria volátil, como la memoria de acceso aleatorio (RAM), que pierde todos sus datos cuando el sistema está apagado, la memoria persistente conserva la información, lo que permite un acceso más rápido a los datos y un mejor rendimiento del sistema al reiniciarlo.
¿Cómo funciona la memoria persistente?
La tecnología de memoria persistente se ha basado en componentes de memoria no volátil (NVM), que almacenan datos de manera persistente. Estos datos eran directamente accesibles por la unidad de procesamiento central (CPU), ilustrada anteriormente, lo que significaba que podían evitar los retrasos asociados con los dispositivos de almacenamiento tradicionales, como las unidades de disco duro (HDD) o las unidades de estado sólido (SSD). También residía directamente en el bus de memoria, que era diferente porque permitía que PMEM accediera a los datos como la memoria tradicional del sistema.
La memoria persistente se integra perfectamente en la jerarquía de memoria ilustrada anteriormente, que reside entre la memoria volátil y los dispositivos de almacenamiento. Ejemplos como Optane funcionaron de un modo similar a la RAM, pero conservaron los datos como una SSD, lo que salvó la brecha entre la memoria de alta velocidad y el almacenamiento duradero.
PMEM puede ejecutarse en dos modos, ofreciendo acceso a diferentes conjuntos de funcionalidades:
- Modo de memoria: Un servidor utiliza PREM como memoria y la DRAM gestionará los datos a los que se accede con más frecuencia, mientras que el PMEM proporciona capacidad de memoria para soportar los análisis de macrodatos, las bases de datos virtualizadas, etc. Nota: Los datos no se guardan en caso de que se produzca un corte de energía en este modo.
- Modo directo de la aplicación: Los datos que no tienen que almacenarse permanentemente pueden ejecutarse en DRAM, mientras que los datos que tienen que ser persistentes pueden enrutarse al PMEM. En lugar de que PMEM funcione como RAM, funciona como almacenamiento. Puede colocar un espacio de nombres o un sistema de archivos encima del PMEM para las bases de datos en memoria, las cargas de trabajo de macrodatos y las aplicaciones de almacenamiento ultrarrápido en cualquier momento en que quiera aprovechar una conexión rápida entre el almacenamiento y el procesador, para que los datos puedan escribirse de un lado a otro muy fácilmente.
Por qué la RAM no es adecuada para el almacenamiento persistente
Si bien la RAM proporciona un acceso rápido a los datos, su naturaleza volátil hace que no sea adecuada para el almacenamiento a largo plazo. Por otro lado, la memoria persistente combina la velocidad de la RAM con las características no volátiles de los dispositivos de almacenamiento, lo que la hace ideal para las aplicaciones que requieren velocidad y durabilidad de los datos.
Casos de uso de la memoria persistente
La tecnología de memoria persistente se adoptó en varias aplicaciones, desde bases de datos y plataformas de análisis hasta inteligencia artificial y virtualización. Los casos de uso que podrían beneficiarse de las encarnaciones posteriores de la tecnología son aquellos que requieren aplicaciones de almacenamiento ultrarrápido, como:
- Bases de datos en memoria como SAP HANA
- Cargas de trabajo de macrodatos como Hadoop
- Virtualización: Aumento del rendimiento del servidor
- Secuenciación genómica: El acceso rápido a los datos acelera los análisis genéticos y la investigación
- Aprendizaje automático e IA: El almacenamiento rápido para acceder a los conjuntos de datos de entrenamiento acelera los tiempos de entrenamiento, lo que permite el desarrollo de aplicaciones de IA más sofisticadas.
- Procesamiento de datos del IoT: Las soluciones de almacenamiento ultrarrápido permiten que las empresas extraigan información valiosa y respondan rápidamente a los eventos generados por el IoT.
- Análisis de amenazas en ciberseguridad
- Edición y representación de vídeo: Garantizar una reproducción, edición y representación fluidas de los proyectos de vídeo.
- Juegos: Las aplicaciones de juego requieren un almacenamiento rápido para cargar los activos, las texturas y los niveles del juego rápidamente, lo que mejora la experiencia de juego al reducir los tiempos de carga y garantizar una jugabilidad fluida.
Diferencias entre el almacenamiento volátil y la memoria persistente
El almacenamiento volátil, representado por la RAM, pierde datos cuando el sistema se apaga. Por el contrario, la memoria persistente conserva la información, lo que garantiza la integridad y la durabilidad de los datos. Esta distinción fundamental es fundamental en entornos empresariales en los que la fiabilidad de los datos es fundamental.
DRAM frente a memoria persistente
La memoria de acceso aleatorio (DRAM) dinámica es rápida, pero es volátil o “efímera”. La DRAM puede incluir características como el registro, el almacenamiento en búfer y la corrección de errores, pero incluso con esta resiliencia, perderá datos si se produce un fallo de alimentación o un fallo del servidor.
A medida que la DRAM se ha convertido en una mayor proporción de los costes del servidor, la memoria persistente puede combinar velocidad, resiliencia y capacidad con no volatilidad, lo que la convierte en una gran opción para las aplicaciones que exigen un acceso y una retención rápidos de los datos. Y PMEM era en gran medida más barato por gigabyte que DRAM.
SSD y HDD frente a memoria persistente
Los dispositivos de almacenamiento tradicionales, como las SSD y las HDD, ofrecen durabilidad, pero un acceso a los datos comparativamente más lento. La memoria persistente puede superar esta limitación al proporcionar unos tiempos de acceso rápidos, conservando los datos y mejorando tanto la velocidad como la fiabilidad de las soluciones de almacenamiento empresarial. Además, a diferencia del flash, PMEM se encuentra directamente en el bus de memoria.
¿Cómo se integra PMEM en una arquitectura existente?
PMEM representó un paso importante hacia adelante, desde las arquitecturas de memoria tradicionales hasta las arquitecturas de memoria por niveles. La diferencia clave fue que PMEM se encontraba directamente en el bus de memoria, pero ofrecía un almacenamiento mejorado. De esta manera, era casi como un nivel totalmente nuevo en la jerarquía de almacenamiento.
En una arquitectura de memoria tradicional, tendría un único grupo de DRAM. Sin embargo, PMEM permitía una arquitectura de memoria por niveles de 1:4. PMEM podría actuar como un nivel de capacidad por debajo de la capa DRAM, que puede actuar como un nivel de caché rápida. Esto permite que la DRAM gestione el rendimiento, pero con más capacidad de memoria que la DRAM sola. Los datos calientes se utilizaban en la DRAM y los datos calientes en PMEM.
Sin embargo, los casos de uso son importantes. No sería rentable sustituir todas las SSD y HDD por PMEM. Sin embargo, permitir un rendimiento y una capacidad óptimos sin el coste de la DRAM fue una victoria (de corta duración).
¿Y la memoria de clase de almacenamiento (SCM)?
La memoria de clase de almacenamiento (SCM) es un término general que abarca varias tecnologías de memoria no volátiles, incluida la memoria persistente. La memoria persistente, como subconjunto de SCM, ofrece un almacenamiento de datos no volátil y de alta velocidad, lo que la convierte en un componente vital de las arquitecturas empresariales modernas.
NVMe frente a PMEM
La memoria no volátil exprés (NVMe ) y la memoria persistente eran tecnologías complementarias. NVMe acelera la transferencia de datos entre la CPU y los dispositivos de almacenamiento, mientras que PMEM mejora el rendimiento general del sistema al proporcionar un acceso rápido y persistente a los datos.
Ventajas de la memoria persistente
La integración de la memoria persistente en los sistemas empresariales puede generar varias ventajas, entre ellas:
- Rendimiento mejorado
- Latencia reducida
- Versatilidad , con diferentes modos de funcionamiento que ofrecen acceso a dos conjuntos diferentes de capacidades
- Escalabilidad mejorada
- La no volatilidad garantiza el acceso continuo a los datos, incluso durante una pérdida inesperada de energía, un choque o un apagado del sistema. La tecnología de memoria persistente facilita la persistencia fluida de los datos, lo que garantiza que la información crítica se proteja incluso durante los cortes de energía o los fallos del sistema.
- Mejor coste total de propiedad (TCO) y asequibilidad. Como hemos mencionado anteriormente, también es más grande sin aumentar drásticamente los costes. Los tamaños típicos de RAM DIMM incluyen 16, 32, 64, 128 y 256GB —pero los costes aumentan drásticamente con el tamaño. Con PMEM, los tamaños empiezan con 128GB luego aumentan a 256GB y 512GB Incluir seis de esos dispositivos de 512GB por procesador en un servidor proporcionará tres por procesador, añadiendo hasta 6TB de memoria. Si bien la RAM actúa como caché y el PMEM actúa como RAM, dos sockets serían de 6TB de RAM.
- Mayor seguridad para los datos en memoria con complementos de cifrado
Rendimiento mejorado con memoria persistente
Al minimizar los retrasos en el acceso a los datos, la memoria persistente podría aumentar significativamente el rendimiento de las aplicaciones. Los cálculos complejos, el procesamiento de datos a gran escala y las analíticas en tiempo real se beneficiaron de la rápida recuperación de datos que permite la tecnología de memoria persistente.
Memoria persistente y persistencia de datos
La persistencia de los datos es esencial en los entornos empresariales en los que el acceso ininterrumpido a la información crítica es fundamental. La memoria persistente garantizó la conservación de los datos, lo que permitió que las empresas se recuperaran rápidamente después de los fallos del sistema y garantizaran un funcionamiento continuo.
¿La memoria persistente era escalable?
Sí, la memoria persistente era muy escalable. Las empresas podían ampliar sus capacidades de almacenamiento añadiendo módulos de memoria más persistentes para adaptarse a las crecientes necesidades de datos.
Posibles inconvenientes de la memoria persistente
Si bien la memoria persistente ofrecía numerosas ventajas, hay cosas que hay que tener en cuenta, como:
- Problemas de compatibilidad
- Costes más altos comparados con el almacenamiento tradicional
- Opciones de capacidad limitada
¿La memoria persistente era cara?
PMEM se utilizó mejor estratégicamente, por ejemplo, cuando se necesitaba una mayor memoria del sistema, ya que era más caro que NVMe SSD y 3D NAND SSD.
Los módulos de memoria persistentes eran más caros que las opciones de almacenamiento tradicionales, como las HDD o las SSD. Sin embargo, es probable que la diferencia de costes se haya visto mitigada por las mejoras en el rendimiento y la mejora de la fiabilidad de los datos.
¿Se recuperará la memoria persistente?
La línea de productos Optane de Intel se ha descontinuado, pero los estudios podrían seguir avanzando con alternativas a la memoria persistente, como la estratificación de la memoria.
Conclusión
La memoria persistente supuso un cambio de paradigma en el almacenamiento empresarial, ya que ofrecía la posibilidad de un nuevo nivel, uno basado en la velocidad y la fiabilidad. Su capacidad para combinar los mejores aspectos de la memoria volátil y los dispositivos de almacenamiento tradicionales la convirtió en una tecnología revolucionaria antes de que se retirara.
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