分析半導体アナリストの David Kanter 氏は、Intel の Optane DIMM に関して不明な点が 6 つあることを明らかにしました。これらの点を明確にすることで、Optane DIMM が普及するかどうかが決まります。
Optaneは、Intelの3D XPointメモリのブランド名です。このストレージ技術は、P4800XシリーズSSDに搭載されています。この名称は、Intelが今後発売するバイトアドレス指定可能なパーシステントメモリDIMMにも付けられています。このDIMMは、P4800XのPCIe 3.0 x4インターフェースよりも高速なDDR4バスインターフェースを備えています。現在、128GB、256GB、512GBの容量でサンプル出荷中です。
Real World Techを運営する業界専門家のカンター氏は今週、これらのDIMMにはIntelの14nm Cascade Lake Xeonプロセッサが必要になると説明しました。Cascade Lake-SP（スケーラブル・プロセッサ）は、Optane DIMMをサポートするチップファミリーであると理解しています。
同氏によると、Skylake Xeonには、内部CPUコアキャッシュから永続メモリにデータを高速で書き戻すためのCLFLUSHOPTとCLWBという2つの命令が追加されたという。
Intel と Storage Networking Industry Association は、アプリ開発者が Optane DIMM を使用するための 4 つの方法を備えた永続メモリ プログラミング モデルの作成を支援しました。
- RAWデバイスアクセス - ファイルシステムをバイパスし、適切な不揮発性メモリドライバを介してメモリにアクセスします。
- 従来のファイルシステムAPI - オペレーティングシステムのファイルシステムインターフェースを介してメモリドライバを使用してデータを読み書きする
- 永続メモリ対応ファイルシステムAPI – オペレーティングシステムをバイパスして、特別なファイルシステムを介して永続メモリに直接アクセスします。
- DAX（直接アクセス） - 永続メモリの領域がロードストア命令レベルのアクセスでアプリケーションのアドレス空間に直接マッピングされます。
DAXは、読み取り/書き込みパスがファイルシステムとNVDIMMドライバソフトウェアを完全にバイパスするため、レイテンシが最も低く、スループットが最も高くなります。アプリケーションコードは、実際にはマップインされた永続メモリにアクセスしているにもかかわらず、通常のダイナミックRAMにアクセスしているかのように記述されています。
オープンソースの永続メモリ開発キット（PMDK）を使用すると、DAXルートをプログラムで実行できます。PMDKは、アロケータ、トランザクションオブジェクトストア、永続メモリログファイル、その他の機能を含む9つのソフトウェアライブラリのセットです。
カンター氏は、PMDK は Linux 向けでは製品品質だが、一部の API は実験段階であり、Windows 向けも同様であるため、Microsoft の OS の将来のバージョンに組み込まれる可能性があると述べた。
「NTファイルシステムは永続メモリに対応しているため、開発者は標準のファイルAPIを使用してそのメリットを享受できます」と彼は説明した。「HyperVも永続メモリに対応していますが、複雑さが増すため、まだ成熟していません。2017リリースでは、ゲストVM用のDAXをサポートしています。」
Linux も DAX を搭載しており、いくつかのファイルシステム (xfs、ext4 など) は永続メモリに対応しています。VMware の vSphere 6.7 ハイパーバイザーは、追加のドライバーやソフトウェア スタックの変更なしで、ゲスト VM に永続メモリを仮想化できます。
彼は、Aerospike、Oracle Exadata (RDMA 対応)、および SQL Server 2016 は Optane DIMM を使用してそのメリットを享受できると述べました。
Optane DIMMのハードウェア基盤は開発中であり、ソフトウェアインターフェースもほぼ整備されているように見えます。しかし、Optane DIMMの特性に関する未解決の疑問がいくつかあり、それが採用の妨げとなる可能性があります。
未解決の疑問
Kanter 氏は、Optane DIMM に関する情報が不足している 6 つの領域を特定しています。
- レイテンシとそれがDRAMキャッシュに与える影響
- 消費電力と熱放散
- 持久力
- 価格
- セキュリティと保守性
- 仮想化とマルチテナント
セキュリティと保守性に関して、カンター氏は次のように質問しました。「永続的な DIMM に障害が発生したり、別のシステムに移動されたりした場合、その内容にはどのようにアクセスするのでしょうか。同様に、プロセッサが取り外された場合 (たとえば、障害により) はどうなるのでしょうか。インメモリ データベースの顧客は、リカバリと保守性を可能にする適切なセキュリティ スキームを要求する必要があります。」
仮想化の問題は、過剰なプロビジョニングにあります。「現代のシステムでは、メモリはOSとハイパーバイザーによって仮想化されますが、ストレージは通常仮想化されません。永続メモリと3DXP DIMMはメモリとストレージの中間に位置し、現在のハイパーバイザーやOSでは仮想化されません。これは、物理ハードウェアの過剰なプロビジョニングに慣れているクラウドベンダーや顧客にとって課題となります。」
「一部のハイパーバイザーは永続メモリの仮想化を選択すると考えていますが、製品がいつリリースされるか（または、Xen/KVM の場合は、コードがリリースされ、実稼働に導入されるか）が問題です。」
これらの曖昧な部分は、Intel が第 4 四半期に予定されている Optane DIMM の出荷を開始すれば解消されるはずです。
しかし、カンター氏は全体的には Optane の DIMM の将来は明るいとみている。「インテルは 3DXP DIMM について十分な詳細情報を公開し、DRAM より 4 倍優れた密度についての主張を裏付けるとともに、NAND フラッシュに対するパフォーマンスの優位性を実証しました。」
複数のサーバーおよびクライアントOS、そしてハイパーバイザーが既に永続メモリをサポートしており、主要な開発者はこの技術に期待を寄せています。特にデータベースの世界では、永続性と大容量が極めて重要となっています。データベース以外にも、PMDKはすぐに利用可能であり、Javaなどの一般的な言語でも3DXP DIMMのメリットを享受できるようになります。製品は今年後半に発売される予定で、3DXP DIMMのテストを非常に楽しみにしています。®
