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영구 메모리란?

영구 메모리란?

빠르게 진화하는 오늘날의 데이터 환경에서 기업들은 비용을 극대화하면서 역량을 향상시킬 혁신적인 스토리지 솔루션을 끊임없이 찾고 있습니다. 기업이 더 많은 데이터를 생성함에 따라, 고밀도, 고성능 메모리 및 스토리지는 모든 데이터를 관리하고 더 많은 가치를 얻는 데 매우 중요합니다.

이러한 발전 중 하나는 스토리지 계층구조의 새로운 계층을 나타내는 획기적인 기술인 영구 메모리였습니다. 2019년에 등장한 이 기술은 휘발성 메모리의 속도와 기존 스토리지 장치의 데이터 보존을 결합합니다.

Intel Optane과 같은 영구 메모리의 초기 침입은 중단되었지만, 해결하려는 문제는 여전히 존재합니다. 다음은 영구 메모리가 무엇을 할 수 있는지, 그리고 향후 연구를 통해 어떤 결과를 도출할 수 있는지에 대한 것입니다.

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영구 메모리란?

영구 메모리(또는 PMEM)는 전원이 꺼져도 데이터를 보존하는 솔리드 스테이트 고성능 컴퓨터 메모리입니다. RAM(랜덤 액세스 메모리)과 같이 시스템의 전원이 꺼질 때 모든 데이터가 손실되는 휘발성 메모리와 달리, 영구 메모리는 정보를 보존하여 재부팅 시 더 빠른 데이터 액세스와 향상된 시스템 성능을 지원합니다.

영구 메모리는 어떻게 작동하나요?

영구 메모리 기술은 데이터를 지속적으로 저장하는 비휘발성 메모리(NVM) 구성 요소를 기반으로 구축되었습니다. 이 데이터는 위에서 설명한 중앙 처리 장치(CPU)가 직접 액세스할 수 있었습니다. 즉, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 기존 스토리지 장치와 관련된 지연을 피할 수 있습니다. 또한, PMEM이 기존 시스템 메모리와 같은 데이터에 액세스할 수 있도록 해주었기 때문에 메모리 버스에 직접 상주했습니다.

영구 메모리는 휘발성 메모리와 스토리지 장치 사이에 상주하여 위에 설명된 메모리 계층 구조에 원활하게 통합됩니다. 옵탄과 같은 사례는 RAM과 유사한 방식으로 작동했지만 SSD와 같은 데이터를 유지하여 고속 메모리와 내구성 있는 스토리지 간의 격차를 해소했습니다.

PMEM은 두 가지 모드로 실행되어 다양한 기능 세트에 액세스할 수 있습니다.

메모리 모드: 서버는 PREM을 메모리로 사용하며 DRAM은 가장 자주 액세스하는 데이터를 관리하는 반면, PMEM은 빅데이터 분석, 가상화된 데이터베이스 등을 지원하는 메모리 용량을 제공합니다. 참고: 이 모드에서는 전력이 손실된 경우 데이터가 저장되지 않습니다.
앱 직접 모드: 영구적으로 저장할 필요가 없는 데이터는 DRAM에서 실행될 수 있으며, 영구적이어야 하는 데이터는 PMEM으로 라우팅될 수 있습니다. PMEM을 RAM으로 운영하는 대신 스토리지로 작동합니다. 메모리 내 데이터베이스, 빅데이터 워크로드 및 초고속 스토리지 애플리케이션을 위해 네임스페이스 또는 파일 시스템을 PMEM 위에 배치할 수 있습니다. 스토리지와 프로세서 간의 빠른 연결을 통해 데이터를 매우 쉽게 주고받을 수 있습니다.

RAM이 영구 스토리지에 적합하지 않은 이유

RAM은 신속한 데이터 액세스를 제공하지만, 변동적인 특성으로 인해 장기 스토리지에 적합하지 않습니다. 반면, 영구 메모리는 RAM의 속도와 스토리지 장치의 비휘발성 특성을 결합하여 속도와 데이터 내구성이 모두 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

영구 메모리 사용 사례

데이터베이스 및 분석 플랫폼부터 인공지능 및 가상화에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 지속적인 메모리 기술이 도입되었습니다. 기술 발전으로 인해 혜택을 받을 수 있는 활용 사례는 다음과 같은 초고속 스토리지 애플리케이션이 필요한 경우입니다.

SAP HANA와 같은 인메모리 데이터베이스
Hadoop과 같은 빅데이터 워크로드
가상화: 서버 성능 향상
유전체 염기서열 분석: 신속한 데이터 액세스로 유전자 분석 및 연구 가속화
머신러닝 및 AI: 트레이닝 데이터 세트에 빠르게 액세스할 수 있는 스토리지는 트레이닝 시간을 단축하여 보다 정교한 AI 애플리케이션을 개발할 수 있도록 지원합니다.
IoT 데이터 처리: 초고속 스토리지 솔루션을 통해 기업은 귀중한 인사이트를 도출하고 IoT로 생성된 이벤트에 신속하게 대응할 수 있습니다.
사이버 보안 위협 분석
동영상 편집 및 렌더링: 비디오 프로젝트의 원활한 재생, 편집 및 렌더링 보장
게임: 게임 애플리케이션은 게임 자산, 텍스처 및 레벨을 빠르게 로드하기 위해 빠른 스토리지가 필요하며, 로드 시간을 줄이고 원활한 게임 플레이를 보장하여 게임 경험을 향상시킵니다.

휘발성 스토리지와 영구 메모리의 차이점

RAM으로 표시되는 휘발성 스토리지는 시스템 전원이 꺼지면 데이터를 잃습니다. 반면, 영구 메모리는 정보를 보존하여 데이터 무결성과 내구성을 보장합니다. 이러한 근본적인 차이점은 데이터 안정성이 가장 중요한 엔터프라이즈 환경에서 매우 중요합니다.

DRAM과 영구 메모리 비교

동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)는 빠르지만, 휘발성 또는 “간격”입니다. DRAM에는 레지스터, 버퍼링 및 오류 수정과 같은 기능이 포함될 수 있지만, 이러한 복원성에도 불구하고 정전이나 서버 충돌이 발생하면 데이터가 손실됩니다.

DRAM이 서버 비용의 더 큰 비중을 차지함에 따라, 영구 메모리는 속도, 복원성 및 용량을 비휘발성과 결합할 수 있어 빠른 데이터 액세스 및 보존을 요구하는 애플리케이션에 매우 적합합니다. 또한 PMEM은 DRAM보다 기가바이트당 훨씬 저렴했습니다.

SSD 및 HDD와 영구 메모리 비교

SSD 및 HDD와 같은 기존 스토리지 장치는 내구성을 제공하지만 데이터 액세스는 비교적 느립니다. 영구 메모리는 데이터를 보존하면서 빠른 액세스 시간을 제공하여 엔터프라이즈 스토리지 솔루션의 속도와 안정성을 모두 향상시킴으로써 이러한 한계를 극복할 수 있습니다. 또한 플래시와 달리 PMEM은 메모리 버스에 직접 배치됩니다.

PMEM은 기존 아키텍처에 어떻게 통합되나요?

PMEM은 레거시 메모리 아키텍처에서 티어드 메모리 아키텍처로의 중요한 발전을 대표했습니다. 중요한 차이점은 PMEM이 메모리 버스에 직접 앉았지만 향상된 스토리지를 제공했다는 점입니다. 이러한 방식으로 스토리지 계층 구조에서 완전히 새로운 계층과 비슷했습니다.

레거시 메모리 아키텍처에는 단일 DRAM 풀이 있습니다. 그러나 PMEM은 1:4 계층 메모리 아키텍처를 허용했습니다. PMEM은 DRAM 계층 아래의 용량 계층 역할을 할 수 있으며, 이는 빠른 캐시 계층 역할을 할 수 있습니다. 이를 통해 DRAM은 성능은 물론 DRAM 단독보다 더 많은 메모리 용량을 처리할 수 있습니다. 핫데이터는 DRAM에서, 웜데이터는 PMEM에서 실행되었습니다.

그러나 사용 사례는 중요합니다. 모든 SSD와 HDD를 PMEM으로 교체하는 것은 비용 효율적이지 않습니다. 그러나 DRAM 비용 없이 최적의 성능과 용량을 실현하는 것은 (단기간) 승리였습니다.

스토리지 클래스 메모리(SCM)는 어떻습니까?

스토리지급 메모리(SCM)는 영구 메모리를 포함한 다양한 비휘발성 메모리 기술을 포괄하는 중요한 용어입니다. SCM의 하위 집합인 영구 메모리는 고속의 비휘발성 데이터 스토리지를 제공하여 현대적인 엔터프라이즈 아키텍처에서 필수적인 구성 요소입니다.

NVMe vs. PMEM

비휘발성 메모리 익스프레스(NVMe)와 영구 메모리는 상호 보완적인 기술이었습니다. NVMe는 CPU와 스토리지 장치 간의 데이터 전송을 가속화하며, PMEM은 빠르고 지속적인 데이터 액세스를 제공하여 전반적인 시스템 성능을 향상시킵니다.

영구 메모리의 장점

엔터프라이즈 시스템에 영구 메모리를 통합하면 다음과 같은 여러 이점을 얻을 수 있습니다.

향상된 성능
지연 시간 단축
2가지 다른 기능 세트에 대한 액세스를 제공하는 다양한 작동 모드를 통한 다기능성
확장성 향상
비휘발성은 예기치 않은 전력 손실, 충돌 또는 시스템 종료 시에도 지속적인 데이터 액세스를 보장합니다. 영구 메모리 기술은 원활한 데이터 지속성을 촉진하여 정전이나 시스템 장애 시에도 중요한 정보를 보호합니다.
총소유비용(TCO) 및 비용 절감 앞서 언급한 바와 같이, 비용을 크게 증가시키지 않고 규모도 더 커졌습니다. 일반적인 RAM DIMM 크기에는 16, 32, 64, 128 및 256GB가 포함되지만, 비용은 크기에 따라 크게 증가합니다. PMEM을 사용하면 크기가 128GB 로 시작한 다음 256GB 및 512GB 로 증가합니다. 프로세서당 512GB 디바이스 6개를 포함하여 서버는 프로세서당 3개를 제공하여 최대 6TB의 메모리를 추가합니다. RAM은 캐시 역할을 하고 PMEM은 RAM 역할을 하지만, 두 개의 소켓은 6TB의 RAM입니다.
암호화 애드온을 통한 인메모리 데이터 보안 향상