之前转载过不少关于Intel 3D XPoint的相关信息,也包括一些Optane SSD的性能表现。由于产品没有最终定型,Intel一直在避免谈论具体的性能参数,而是讲解3D XPoint如何能够通过降低延迟来实现更高的效率。在最近的IDF2016上Intel又介(an)绍(li)了许多关于降低存储延迟的内容。
首先来点背景知识介绍,什么是延迟,延迟与带宽的关系?
最近这段时间能看到很多NVMe SSD的上市,包括浦科特M8Pe、饥饿鲨RD400等等,很多人关注到的是持续读写带宽最高可达XXXX MB/s这样的漂亮数字,这些只是带宽上提升。很少有人注意NVMe协议相比AHCI协议更低延迟的优势,当然这也和消费级产品的宣传中对延迟不是很注重有关。
有人可能会问,带宽的提高不就是降低延迟带来的吗?这二者难道不是此消彼长的关系?答案是否定的。带宽和延迟并没有固定的关系。
举个例子,人们去银行的ATM机取款,取款的过程需要一分钟(取款操作的延迟是1分钟),假设当前只有一台ATM机,业务吞吐量或者说带宽相当于是1/60 人/秒。现在银行升级ATM机系统,原本60秒才能完成的取款操作现在30秒就可以完成,那么延迟就降低到了30秒,业务吞吐量/带宽提高到1/30 人/秒。也就是说降低延迟是可以提高带宽的。
但是,提高带宽的手段并不是只有降低延迟这一种方法。银行可以增加一台ATM取款机来提高业务吞吐量,这样取款操作的延迟依然是60秒,但是业务吞吐量/带宽可以提高到1/30 人/秒了。这种情况下提高并行度就提高了带宽,但对于每个取款人来说,延迟并没有降低,完成取款依然需要60秒,取款操作的耗时没有在增加ATM机后就得到降低。带宽的提升也可以在不降低延迟的前提下达到的。
银行要提高用户满意率,除了要提高自身办事效率(带宽),也要尽量缩短客户办理业务所花的时间(延迟),不仅带宽要大,延迟也要尽可能小,这是两个不同的目标。
带宽可以比较容易的堆叠出来,但降低延迟并不容易
增加闪存通道数量和闪存接口带宽即可轻松提升带宽,但要降低延迟却会受到闪存读写延迟、指令处理延迟、接口访问延迟等诸多方面限制很难获得革命性提升,而低延迟正是3D XPoint的卖点。
对于Intel 3D XPoint来说,它的优势正是延迟更低
相比现有的NVMe SSD来说,使用Intel 3D XPoint技术的Optane主要是在存储介质上实现了大幅降低延迟。
对于SSD来说,更低延迟和更高带宽同样重要,不过传统的NAND介质SSD提升队列深度后带宽可以轻松增长,要降低延迟?没那么容易了。
NAND SSD单纯的读取(绿色)比较容易做到低延迟与高带宽,但混合读写(蓝色)就更为困难:
换做3D XPoint来做的话,即便是混合读写也能轻实现超低的延迟与高带宽(红色)。
对于客户/工作站级应用,Intel使用3D渲染工作来展现3D XPoint的优势:由于更低的延迟,CPU花在等待硬盘存取数据上的时间更少,并行处理速度更快,最终Intel Optane SSD渲染速度达到了Intel 750的三倍。
对于数据中心应用,Intel使用RocksDB数据库性能来演示3D XPoint的优势:使用3D XPoint技术的Optane SSD能达到P3600的三倍带宽与10倍延迟优势。
未来更牛逼的应用:Intel DIMM
Intel历史上也曾制造过内存,不过很早前就放弃了这部分业务。现在,凭借3D XPoint接近于DRAM的延迟与带宽,Intel将有机会将其制成符合DDR4标准的内存条并应用到下一代Xeon平台当中,以获得更大的内存容量和低于DRAM内存的成本。
相比于NVMe接口的Optane,未来DIMM形式的3D XPoint产品连驱动和协议、文件系统等延迟开销也都能削减掉,将低延迟特性发挥到极致:
我们对于3D XPoint应以什么样的姿势等待它的到来?
- 3D XPoint降低延迟的作用大过提高带宽,不要只盯着持续读写带宽看了
- 混合读写的性能远比纯读或纯写的理论带宽测试复杂的多,具体可以关注浴室的PCEVA Storage Test
- 家用低队列深度下的性能比QD128更有价值,3D XPoint能带来有益的变化,不是“然并卵”
- 3D XPoint不会直接取代NAND,二者是不同定位的产品
- 初期上市Optane产品可能会是服务器平台使用的,或者至少也要是发烧级X系列芯片组才能用上的,不能抱着坐等3D XPoint的心态而拖延对刚需使用的满足,NAND SSD该买还得买~
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