Dans un paysage de données en constante évolution, les entreprises sont constamment à la recherche de solutions de stockage innovantes pour améliorer leurs capacités tout en optimisant leurs coûts. À mesure que les entreprises créent davantage de données, la haute densité et la haute performance de la mémoire et du stockage seront essentielles pour gérer tout cela et en tirer davantage de valeur.
La mémoire persistante, une technologie révolutionnaire qui représente un nouveau niveau dans la hiérarchie du stockage, en a fait une avancée. Cette technologie, apparue en 2019, associe la vitesse de la mémoire volatile à la conservation des données des périphériques de stockage traditionnels.
Les premières incarnations de la mémoire persistante, comme Intel Optane, ont été interrompues, mais les problèmes qu’elle cherchait à résoudre existent toujours. Voici un aperçu de ce que la mémoire persistante pourrait faire et de l’avenir des recherches.
Lecture associée : En mémoire d’Optane, la technologie de mémoire persistante d’Intel
Qu’est-ce que la mémoire persistante ?
La mémoire persistante (ou PMEM) est une mémoire d’ordinateur haute performance, à semi-conducteurs, qui conserve les données même lorsque l’alimentation est coupée. Contrairement à la mémoire volatile, telle que la mémoire vive (RAM), qui perd toutes ses données lorsque le système est mis hors tension, la mémoire persistante préserve les informations, ce qui accélère l’accès aux données et améliore les performances du système au redémarrage.
Comment fonctionne la mémoire persistante ?
La technologie de mémoire persistante s’appuie sur des composants de mémoire non volatile (NVM), qui stockent les données de manière persistante. Ces données étaient directement accessibles par l’unité centrale de traitement (CPU), illustrée ci-dessus, ce qui signifie qu’elles pouvaient éviter les retards associés aux périphériques de stockage traditionnels tels que les disques durs (HDD) ou les disques de stockage flash (SSD). Elle réside également directement sur le bus de mémoire, ce qui était différent, car elle permettait au PMEM d’accéder aux données comme le fait la mémoire système traditionnelle.
La mémoire persistante s’intègre parfaitement à la hiérarchie de mémoire illustrée ci-dessus, entre la mémoire volatile et les périphériques de stockage. Des exemples comme Optane ont fonctionné de la même manière que la RAM, mais ont conservé des données comme un SSD, comblant ainsi l’écart entre la mémoire haute vitesse et le stockage durable.
Le PMEM peut être exécuté en deux modes, ce qui permet d’accéder à différents ensembles de fonctionnalités :
- Mode mémoire : Un serveur utilise PREM comme mémoire, et la DRAM gère les données les plus fréquemment consultées tandis que le PMEM fournit une capacité de mémoire pour prendre en charge l’analytique du Big Data, les bases de données virtualisées, etc. Note : Les données ne sont pas enregistrées en cas de panne de courant dans ce mode.
- Mode direct de l’application : Les données qui n’ont pas besoin d’être stockées en permanence peuvent être exécutées sur la DRAM, tandis que les données qui doivent être persistantes peuvent être acheminées vers le PMEM. Plutôt que de faire fonctionner le PMEM comme une RAM, il fonctionne comme un stockage. Vous pouvez placer un espace de nom ou un système de fichiers au-dessus du PMEM pour les bases de données in-memory, les charges de travail Big Data et les applications de stockage ultrarapides chaque fois que vous souhaitez bénéficier d’une connexion rapide entre le stockage et le processeur afin de pouvoir écrire les données très facilement.
Pourquoi la RAM n’est pas adaptée au stockage persistant
Bien que la RAM offre un accès rapide aux données, sa nature volatile le rend inadapté au stockage à long terme. En revanche, la mémoire persistante associe la vitesse de la RAM aux caractéristiques non volatiles des périphériques de stockage, ce qui la rend idéale pour les applications nécessitant à la fois vitesse et durabilité des données.
Cas d’utilisation de la mémoire persistante
La technologie de mémoire persistante a été adoptée dans diverses applications, des bases de données aux plateformes d’analytique, en passant par l’intelligence artificielle et la virtualisation. Les cas d’utilisation qui pourraient bénéficier des incarnations ultérieures de la technologie sont ceux qui nécessitent des applications de stockage ultrarapides, notamment :
- Bases de données in-memory telles que SAP HANA
- Charges de travail Big Data telles que Hadoop
- Virtualisation : Améliorer les performances des serveurs
- Séquençage génomique : Un accès rapide aux données accélère l’analyse génétique et la recherche
- Apprentissage machine et AI : Le stockage rapide pour accéder aux ensembles de données d’entraînement accélère les temps d’entraînement, ce qui permet de développer des applications d’AI plus sophistiquées.
- Traitement des données IoT : Les solutions de stockage ultrarapides permettent aux entreprises d’extraire des informations précieuses et de réagir rapidement aux événements générés par l’IoT.
- Analyse des menaces dans la cybersécurité
- Édition et rendu vidéo : Assurer la lecture, l’édition et le rendu fluides des projets vidéo
- Jeux vidéo : Les applications de jeu ont besoin d’un stockage rapide pour charger rapidement les ressources, les textures et les niveaux du jeu, améliorant ainsi l’expérience de jeu en réduisant les temps de chargement et en assurant un jeu fluide.
Différences entre le stockage volatile et la mémoire persistante
Le stockage volatile, représenté par la RAM, perd des données lorsque le système s’éteint. En revanche, la mémoire persistante conserve les informations, garantissant ainsi l’intégrité et la durabilité des données. Cette distinction fondamentale est essentielle dans les environnements d’entreprise où la fiabilité des données est primordiale.
DRAM et mémoire persistante
La mémoire dynamique à accès aléatoire (DRAM) est rapide, mais volatile ou « éphémère ». La DRAM peut inclure des fonctionnalités telles que le registre, la mise en mémoire tampon et la correction des erreurs, mais même avec cette résilience, elle perdra des données en cas de panne de courant ou de panne du serveur.
À l’heure où la DRAM est devenue une proportion plus importante des coûts des serveurs, la mémoire persistante peut combiner vitesse, résilience et capacité à la non-volatilité, ce qui en fait une excellente option pour les applications exigeant un accès et une conservation rapides des données. Et le PMEM était largement moins cher par gigaoctet que la DRAM.
SSD et disques durs par rapport à la mémoire persistante
Les périphériques de stockage traditionnels, tels que les SSD et les disques durs, offrent une durabilité, mais un accès aux données comparativement plus lent. La mémoire persistante peut surmonter cette limite en offrant des temps d’accès rapides tout en préservant les données, améliorant ainsi la vitesse et la fiabilité des solutions de stockage d’entreprise. De plus, contrairement à la technologie flash, le PMEM se trouve directement sur le bus mémoire.
Comment le PMEM est-il intégré dans une architecture existante ?
Le PMEM a représenté une avancée importante, passant des architectures de mémoire traditionnelles aux architectures de mémoire hiérarchisées. La principale différence réside dans le fait que le PMEM s’est assis directement sur le bus de mémoire, mais qu’il offrait un stockage amélioré. De cette manière, c'était presque un tout nouveau niveau dans la hiérarchie du stockage.
Dans une architecture de mémoire traditionnelle, vous disposeriez d’un seul pool de DRAM. Cependant, le PMEM permettait une architecture de mémoire à plusieurs niveaux de 1 :4. Le PMEM peut agir comme un niveau de capacité sous la couche DRAM, qui peut agir comme un niveau de cache rapide. Cela permet à la DRAM de gérer les performances, mais avec une capacité de mémoire supérieure à celle de la DRAM seule. Les données chaudes sont allées sur la DRAM et les données chaudes sur le PMEM.
Les cas d’utilisation sont cependant importants. Il ne serait pas rentable de remplacer tous les SSD et disques durs par un PMEM. Mais il a fallu (courte durée) pour obtenir des performances et une capacité optimales sans le coût de la DRAM.
Qu’en est-il de la mémoire de classe stockage (SCM) ?
La mémoire de classe stockage (SCM) est un terme global qui englobe diverses technologies de mémoire non volatile, notamment la mémoire persistante. La mémoire persistante, sous-ensemble de la mémoire SCM, offre un stockage de données haute vitesse et non volatile, ce qui en fait un composant essentiel des architectures d’entreprise modernes.
NVMe et PMEM
La mémoire non volatile express (NVMe ) et la mémoire persistante étaient des technologies complémentaires. Le NVMe accélère le transfert de données entre le processeur et les périphériques de stockage, tandis que le PMEM améliore les performances globales du système en fournissant un accès rapide et permanent aux données.
Avantages de la mémoire persistante
L’intégration de la mémoire persistante dans les systèmes d’entreprise peut présenter plusieurs avantages, notamment :
- Performances améliorées
- Latence réduite
- Polyvalence, avec différents modes de fonctionnement qui permettent d’accéder à deux ensembles de fonctionnalités différents
- Évolutivité améliorée
- La non-volatilité garantit un accès continu aux données, même en cas de panne de courant, de panne ou d’arrêt du système. La technologie de mémoire persistante facilite la persistance des données, garantissant ainsi la protection des informations critiques, même en cas de panne de courant ou de panne du système.
- Coût total de possession (TCO) et coût abordable améliorés. Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, elle est également plus importante sans augmenter considérablement les coûts. Les DIMM de RAM classiques sont de 16, 32, 64, 128 et 256GB, mais les coûts augmentent considérablement avec la taille. Avec le PMEM, les tailles commencent par 128GB puis passent à 256GB et 512GB. En incluant six de ces 512GB de périphériques par processeur dans un serveur, vous en fournirez trois par processeur, ce qui représente un total de 6TB de mémoire. Bien que la RAM agisse comme cache et le PMEM comme RAM, deux sockets seraient de 6TB de RAM.
- Une meilleure sécurité pour les données en mémoire avec des modules de chiffrement
Amélioration des performances avec une mémoire persistante
En réduisant les retards d’accès aux données, la mémoire persistante pourrait considérablement améliorer les performances des applications. Les calculs complexes, le traitement des données à grande échelle et l’analytique en temps réel ont bénéficié de la récupération rapide des données rendue possible par la technologie de mémoire persistante.
Mémoire persistante et persistance des données
La persistance des données est essentielle dans les environnements d’entreprise où l’accès ininterrompu aux informations critiques est primordial. La mémoire persistante a garanti la conservation des données, ce qui permet aux entreprises de récupérer rapidement après une panne du système et de garantir un fonctionnement continu.
La mémoire persistante était-elle évolutive ?
Oui, la mémoire persistante était hautement évolutive. Les entreprises ont pu étendre leurs capacités de stockage en ajoutant des modules de mémoire plus persistants pour répondre aux besoins croissants en données.
Inconvénients potentiels de la mémoire persistante
Si la mémoire persistante offrait de nombreux avantages, il fallait tenir compte de certains éléments, notamment :
- Problèmes de compatibilité
- Coûts plus élevés par rapport au stockage traditionnel
- Options de capacité limitées
La mémoire persistante était-elle coûteuse ?
Le PMEM a été utilisé de manière stratégique, par exemple, lorsqu’une mémoire système plus importante était nécessaire, car il était plus cher que les SSD NVMe et les SSD NAND 3D.
Les modules de mémoire persistants étaient plus chers que les options de stockage traditionnelles telles que les disques durs ou les SSD. Cependant, le différentiel de coût aurait probablement pu être atténué par des gains de performance et une fiabilité accrue des données.
La mémoire persistante sera-t-elle ressuscitée ?
La gamme de produits Optane d’Intel a été interrompue, mais les recherches ont pu continuer à progresser avec des alternatives à la mémoire persistante, telles que la hiérarchisation de la mémoire.
Conclusion
La mémoire persistante représentait un changement de paradigme dans le stockage d’entreprise, offrant un potentiel de nouveau niveau, basé sur la vitesse et la fiabilité. Sa capacité à combiner les meilleurs aspects de la mémoire volatile et des périphériques de stockage traditionnels en a fait une technologie révolutionnaire avant sa mise hors service.
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