في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، تم تطوير تقنية FlatFlash التي تضاعف من أداء التطبيقات التي تتطلب الذاكرة.
صور - مايكل بوبيلا - CC BY-SAلماذا تحتاج بنية جديدة
سواقات الأقراص الصلبة لديها سرعات عالية القراءة / الكتابة. لهذا السبب ، يتم استخدامها كملحق RAM في الحوسبة عالية الأداء. للتفاعل مع الذاكرة "المدمجة" ، تستخدم SSDs و DIMMs طريقة إدارة تسمى
الذاكرة الظاهرية . إنه يعني الحركة التلقائية لأجزاء البرنامج بين ذاكرة الوصول العشوائي ومحرك الأقراص باستخدام
تبديل الصفحة . ومع ذلك ، فإن هذا النهج له عدة عيوب.
العيب الأول هو أنه يجب عليك نسخ البيانات "الإضافية" عند تشغيل مقاطعة الصفحة وتحميل صفحة جديدة من القرص (حتى إذا كنت بحاجة إلى بعض المعلومات الموجودة على الصفحة ، فلا يزال يتم نسخها ككل).
الثاني - إذا كان التطبيق يعمل مع مجموعة بيانات تتجاوز مقدار ذاكرة الوصول العشوائي ، يحدث ما يسمى "صفحة الانزلاق". النظام في حالة
تبادل ثابت ، غالبًا ما يتبادل البيانات في الذاكرة والبيانات الموجودة على القرص ، مما يضر بالتطبيق.
لمواجهة هذه التحديات ، اقترح فريق من المهندسين من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين (UUIC) و IBM Research بنية ذاكرة جديدة. وهو ينطوي على إمكانية وصول البايت إلى SSD. من الناحية النظرية ، فإن هذا النهج يقلل من تكلفة تبادل البيانات. يسمى التطوير FlatFlash.
كيف يعمل؟
لتكوين النظام ، يستخدم المهندسون معيار PCIe ، على وجه الخصوص ، مجموعة سجلات الفهرسة (Base Address Registers، BAR). من خلال مساعدتهم ، ينقل FlatFlash بيانات جدول تخصيص الذاكرة إلى المضيف حتى يكمل BIOS ونظام التشغيل العلامات الضرورية.
بعد وضع العلامات ، يتم دمج SSD و DRAM في مساحة عنوان واحدة مسطحة. أعطى هذا النهج المعالج القدرة على إرسال الطلبات مباشرة (التحميل / الكتابة) إلى محرك الحالة الصلبة باستخدام آلية PCIe MMIO. جسر المضيف مسؤول عن معالجة وإعادة توجيه المكالمات إلى أقسام الذاكرة هذه.
بالنسبة لتعيين البيانات إلى مساحات العناوين المقابلة ، يتم تنفيذ هذه المهمة مباشرة بواسطة SSD. استخدم المطورون DRAM المثبت في وحدة تحكم SSD كذاكرة تخزين مؤقت. يقوم بتخزين الصفحة التي تحتاج إلى الوصول إلى البايتة. يتم تنفيذ طلبات البايت باستخدام أحد سجلات BAR.
الآراء
اختبر خبراء UUIC أداء النهج الجديد باستخدام محاكي Linux SSD. وفقًا للبيانات (
PDF ، الصفحة 10) ، فإن FlatFlash قادر على زيادة أداء التطبيق من خلال استهلاك الذاكرة المكثف بنسبة 2.3 مرة. تعمل البنية على تحسين نسبة التكلفة / الأداء بمقدار 3.8 مرة ، مقارنةً بأنظمة DRAM "النظيفة".
تحدث بعض سكان Hacker News بشكل إيجابي عن التكنولوجيا. لاحظ أحد مستخدمي الموقع أن الهيكل الجديد سيسمح لنظام التشغيل بالاستخلاص من العمل مع الذاكرة. سوف تستجيب أجهزة PCIe لطلبات القراءة والكتابة. ميزة أخرى هي قناة "التفريغ" بين SSD والمضيف ، حيث لا توجد حاجة لإرسال الصفحة بالكامل إلى الذاكرة. UUIC تقول إنها تطيل عمر محركات الأقراص الصلبة.
صور - Gamaliel Espinoza Macedo - CC BY / الصورة اقتصاصومع ذلك ، يهتم مقيم آخر في HN بكيفية حل FlatFlash لمشكلة السباق والحظر في الذاكرة ، نظرًا لأن هذه المسألة لا تتم تغطيتها في أعمال المهندسين من جامعة إلينوي ، وقد تواجه تقنيات مماثلة مشكلات في هذا المجال.
آفاق
تقوم صناعة تكنولوجيا المعلومات بتطوير وتنفيذ التقنيات التي يمكن من خلالها للتطوير الجديد للمتخصصين من UUIC الحصول على مزايا إضافية. الأول هو PCIe 5.0 ، والتي
وافق عليها اتحاد شركات PCI-SIG في مايو من هذا العام. الحافلة لديها سرعة نقل من 32 GT / s وآليات التحكم في سلامة الإشارة.
التقنية الثانية هي ذاكرة Optane القائمة على تقنية 3DXpoint ، التي طورتها Intel و Micron. إنه بحد ذاته لديه سرعة قراءة / كتابة أعلى من الفلاش. أحد أحدث منتجات Intel
لديه سرعة قراءة متتابعة تبلغ 2500 ميجابايت / ثانية. للتسجيل ، هذا الرقم هو 2000 ميغابايت / ثانية.
النتائج
الشركات تنفذ بشكل متزايد محركات الأقراص الصلبة في مراكز البيانات الخاصة بهم. يشير السجل إلى أن إجمالي إمداد محركات الأقراص الصلبة
سيزداد إلى 313 مليون في عام 2021 (مع 157 مليون وحدة في عام 2016). يمكننا أن نتوقع ظهور تقنيات جديدة مماثلة ل FlatFlash.
توجد مثل هذه الأنظمة بالفعل - قبل عامين قدمت مجموعة من المهندسين من جامعة كاليفورنيا تقنية PebbleSSD. كما أنه يجعل من الممكن الوصول إلى بايت محرك الأقراص باستخدام بيانات التعريف مع عنونة البايت. في المستقبل ، سوف تظهر مثل هذه الحلول أكثر وأكثر.
ITGLOBAL.COM هو مزود للسحب الخاصة والهجينة ، بالإضافة إلى خدمات أخرى تهدف إلى تطوير البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات لعملائنا. ما نكتب عنه في مدونة الشركات: