眾所周知，內存與存儲之間存在巨大的性能鴻溝，兩者的性能幾乎有數百萬倍的差距。 但在強調用戶體驗的互聯網行業(yè)，每一秒的延遲可能都會導致用戶流失，為了提升數據訪問性能，是否可以將數據庫放置到內存當中?這就是內存數據庫Redis誕生的背景，Redis在一定程度上緩解了性能需求，提升了用戶體驗。 但是另外一個問題隨之誕生。 目前主流的服務器內存基本都是DRAM，縱觀數十年來的DRAM發(fā)展情況，再結合未來發(fā)展趨勢,比如DRAM的頻率從十年前DDR 3的1033 MHz，到現在的DDR 4的3200 MHz以及未來的DDR 5，性能確實越來越高。但是容量呢? DRAM內存的單位容量幾乎沒有太大的起伏，盡管服務器內部使用時的DDR內存從主流的16GB過渡到32GB，但單條DDR內存的容量始終保持在最大128GB，多少年來，幾乎沒有變化。 當然，服務器隨著處理器的更新換代而不停地更新，單顆處理器可支持的內存通道數量從原來的4通道發(fā)展到現在的6通道、8通道，在一定程度上增加了可部署的內存容量。但這依然“治標不治本”，一則服務器的物理尺寸是業(yè)內標準的，很難變動，這意味著物理空間受限，很難設計更多的內存插槽;二則內存的單位成本雖然根據市場波動略有起伏，但總體變化不大，容量越大的內存也意味著成倍的成本增加。 這個看似無解的問題，隨著Intel Optane中文名：傲騰)系列產品的發(fā)布而出現了曙光。Intel Optane用全新的3DXPoint材質，有類似相變存儲的特性。其主要意義可以用兩點來概括：高性能與非易失性。 Intel率先推出了傲騰SSD，與傳統(tǒng)的NANDSSD相比，其擁有均衡的讀寫性能，而延遲則低一個數量級，讓市場領略到了傲騰的高性能。但SSD通常使用PCIe通道，PCIe技術的性能并不足以完全發(fā)揮出Optane的性能優(yōu)勢。因此，Intel又推出了OptanePresistentMemory(傲騰持久內存，簡稱PMem)。 傲騰持久內存是一個全新的產品，其填補了內存與主存儲之間的性能鴻溝。

傲騰持久內存所帶來的現實意義，其延遲在納秒級別，遠遠小于NANDSSD的微秒級別延遲，可以為應用增加一個新的存儲層，極大地提升應用響應速度 相比于CPU訪問內存的延遲，訪問傲騰持久內存的延遲肯定要高出很多。但傲騰持久內存的意義在于，其容量非常大，比如第一代傲騰持久內存PMem 100的最小容量為128GB，后又陸續(xù)發(fā)布750GB與1.5TB的產品，單條傲騰持久內存的容量遠超傳統(tǒng)DRAM內存。 而且傲騰持久內存的意義還在于，具備非易失性存儲特性，這是DRAM內存所沒有的，這意味著即使在掉電的情況下，傲騰持久內存依舊擁有保存數據的能力。 正因為傲騰持久內存同時具有DRAM的高性能和NANDSSD的非易失性存儲特性，使得其使用也非常靈活，既可以作為DRAM內存的補充，增大系統(tǒng)內存容量(內存模式);又可以作為直接數據存儲(應用直連模式);還可以一部分用作內存，一部分用作數據持久存儲(混合模式)。 傲騰持久內存擁有DRAM的特性，使得其可以作為傳統(tǒng)DRAM內存的補充，極大地增大應用或系統(tǒng)可用的內存空間，且無需應用任何改動。這天然就是內存數據庫的最佳載體。比如在SAPHANA解決方案中，就已經認證使用了傲騰持久內存產品。 而現在，新浪也考慮使用傲騰持久內存來承載其Redis數據庫，為用戶帶來更快、更好的訪問體驗。為了驗證傲騰持久內存替代傳統(tǒng)內存能否真的能夠滿足線上業(yè)務的需求，新浪在使用傲騰持久內存之前，部署了一套貼近真實應用環(huán)境的Redis內存數據庫環(huán)境，使用傲騰持久內存作為內存(內存模式)，利用memtier_benchmark工具對Redis實例進行壓力測試，評估傲騰持久內存在Redis數據庫環(huán)境下的性能表現。

新浪用于部署Redis數據庫環(huán)境的硬件平臺。采用近乎相似的硬件，圖左使用傲騰持久內存來增大系統(tǒng)內存容量，圖右的硬件平臺則采用傳統(tǒng)的DRAM方案 測試中所使用的memtier_benchmark軟件是Redis Labs推出的一款命令行工具，它能夠產生各種各樣的流量模式，可以對Memcached和Redis內存數據庫實例進行基準性能測試，其測試結果已經成為業(yè)內內存數據庫性能評估的事實標準。 在測試場景一中，根據實際業(yè)務需求對memtier_benchmark的測試流進行調節(jié)，模擬數據塊大小為512KB尺寸的混合讀寫場景，讀寫比例為1:2，分別測試傲騰持久內存和DRAM內存的讀寫性能以及平均響應延遲。 需要注意的是，在測試中選用了512KB這一尺寸較大的數據塊，其原因在于，當傲騰持久內存添加到服務器系統(tǒng)中，并使用內存模式時，原來的DRAM內存將作為傲騰持久內存的緩存，當較小的數據塊訪問，CPU可能實際訪問的就是DRAM內存，其性能和延遲與使用DRAM內存時幾乎沒有區(qū)別。因此在測試時選用了更大尺寸的測試數據塊，以評估傲騰持久內存和傳統(tǒng)DRAM內存的性能差異。

上圖即為傲騰持久內存(AEP)和傳統(tǒng)DRAM內存(RAM)的Redis性能對比圖，從圖中可以看到，即使是在512KB較大尺寸的數據塊混合讀寫時，盡管DRAM的性能更高，但差距并不明顯。而且隨著壓力測試時間的不斷持續(xù)，傲騰持久內存與DRAM內存之間的性能差距有變小的趨勢，這說明傲騰持久內存完全有能力替代傳統(tǒng)DRAM內存。

傲騰持久內存與傳統(tǒng)DRAM內存在Redis數據庫測試中的平均延遲曲線圖。可以看到，盡管傲騰持久內存的延遲略高，但并不明顯，僅有大約5%的差距，這說明傲騰持久內存擁有良好的性能穩(wěn)定性，可以作為傳統(tǒng)DRAM內存的補充。 在實際應用環(huán)境中，IO數據塊的尺寸是不同的，通常有多種不同大小的數據塊并發(fā)訪問。因此，根據這一實際情況，在接下來的測試中采用了兩種尺寸的數據塊，分別為4KB和512KB，兩種尺寸的數據塊同時對Redis數據塊進行并發(fā)讀寫測試，并按不同混合比例(20%、40%、50%、60%與75%)下的性能進行統(tǒng)計，并對比。

從上圖可以看出，在不同混合比例的大小數據塊壓力測試中，盡管傲騰持久內存的平均延遲稍高，但幾乎與傳統(tǒng)DRAM內存沒有明顯差異。 同時，測試還對由多個Redis內存數據庫組成的集群進行了壓力測試，結果如下：

傲騰持久內存的性能表現盡管會稍低傳統(tǒng)DRAM內存，但差異并不明顯。這意味著兩者的性能很接近，在應用層面并不會造成明顯的差異，進而導致不良的用戶體驗。這也意味著傲騰持久內存完全能夠替代傳統(tǒng)DRAM內存。 而相比于容量發(fā)展幾乎穩(wěn)定的DRAM內存而言，傲騰持久內存即將推出第二代PMem 200系列產品，相比第一代傲騰持久內存，其單條性能增加至少25%，同時在新一代Intel處理器中，將支持8通道內存，這意味著在單臺服務器中可使用的傲騰持久內存數量進一步增加，據估計，單機性能將有50%的性能增長。 除了性能之外，傲騰持久內存的容量也將進一步增長，其擁有類似NANDSSD的容量發(fā)展路線。這意味著傲騰持久內存不僅容量增長，性能也會隨之增長。替代傳統(tǒng)DRAM內存大有可為。 --------------------------------------------------------- 免責聲明： 1.本文援引自互聯網，旨在傳遞更多網絡信息，僅代表作者本人觀點，與本網站無關。 2.本文僅供讀者參考，本網站未對該內容進行證實，對其原創(chuàng)性、真實性、完整性、及時性不作任何保證。