La الذاكرة المستمرة (PMEM) لقد أصبح هذا المفهوم من المفاهيم التي يتحدث عنها الجميع عند مناقشة الأداء، وقواعد البيانات المخزنة في الذاكرة، أو المحاكاة الافتراضية المتقدمة. إنه ليس مجرد تقنية تخزين "أخرى": بل يُدخل مستوى جديدًا في هرم الذاكرة، ويسد الفجوة بين عالم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وتقنيات التخزين التقليدية.
في السطور التالية سوف نقوم بتقسيمها إلى إنه مفصل للغاية، ويشرح ما هو PMEM، وكيف يعمل، وما هي طرق استخدامه.ستغطي هذه المقالة منصات مثل Windows وAzure وVMware vSphere وLenovo وRed Hat وOracle Exadata وSQL Server التي تدعمها، بالإضافة إلى مزاياها وعيوبها الحقيقية. الهدف هو أن تكتسب في النهاية فهمًا واضحًا لتوقيت استخدامها وآثارها العملية على الأجهزة ونظام التشغيل والتطبيقات.
ما هي الذاكرة المستمرة (PMEM) ولماذا هي مهمة؟
عندما نتحدث عن الذاكرة الدائمة، فإننا نشير إلى نوع من ذاكرة غير متطايرة مثبتة على وحدات DIMM القياسيةيتم تثبيته في نفس فتحات ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) التقليدية. على عكس ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، لا تُفقد البيانات عند إيقاف تشغيل الخادم أو في حالة انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي، ولكن الوصول إليه أسرع بكثير من استخدام محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) أو NVMe.
في الممارسة العملية، يقع PMEM بين DRAM والتخزين ضمن تسلسل الذاكرة، تُعتبر هذه الذاكرة أبطأ قليلاً من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)، لكنها توفر زمن وصول يبلغ نانوثانية وتكلفة أقل بكثير لكل جيجابايت، بسعات 128 أو 256 أو 512 جيجابايت لكل وحدة. وبالمقارنة مع أقراص الحالة الصلبة (SSD) وأقراص الأقراص الصلبة (HDD)، توفر هذه الذاكرة وصولاً أسرع بكثير، وتتصل مباشرةً بناقل الذاكرة.
يُعرف هذا النوع من الوحدات أيضًا باسم NVDIMM أو DCPMM (وحدة الذاكرة الدائمة لمركز البيانات) في حالة Intel Optane، يمكن استخدامها كذاكرة نظام (وضع الذاكرة) أو كتخزين منخفض للغاية (وضع App Direct)، أو حتى الجمع بين النهجين في وضع مختلط.
النقطة الرئيسية هي أن تظل المعلومات صالحة بعد إعادة التشغيل، والإغلاق، والفشل.يفتح هذا الباب أمام قواعد البيانات المخزنة في الذاكرة والتي لا يتعين إعادة بنائها من الصفر عند بدء التشغيل، وذاكرة التخزين المؤقت الدائمة فائقة السرعة، والهندسة المعمارية حيث تعمل DRAM كذاكرة تخزين مؤقت فائقة السرعة بينما توفر PMEM سعة إضافية ومرنة.
المفاهيم الأساسية وهندسة الذاكرة الدائمة
تعتمد PMEM على تقنيات الذاكرة غير المتطايرة (NVM) يمكن الوصول إليها مباشرةً بواسطة وحدة المعالجة المركزية، دون الحاجة إلى المرور عبر مسارات الإدخال/الإخراج التقليدية على القرص. هذا يعني إمكانية معالجة البيانات كما لو كانت بايتًا في الذاكرة، وليس ككتل فقط، مما يُبسط بعض أحمال العمل ويُقلل زمن الوصول بشكل كبير.
في الهندسة المعمارية الكلاسيكية، لدينا فقط مجموعة كبيرة من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)، وتحتها نظام تخزين فرعي باستخدام محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD) أو محركات الأقراص الصلبة (HDD). يقدم PMEM عمارة الذاكرة المتدرجة، حيث تعمل ذاكرة DRAM كـ ذاكرة تخزين مؤقتة عالية الأداء وPMEM هي طبقة ذات سعة عالية وأبطأ ولكنها مستمرة، والتي تعتمد بدورها على مساحة تخزين أكبر على الفلاش والقرص.
من وجهة نظر الخادم، هذه الوحدات توجد في فتحات DIMM القياسيةيقع بالقرب من وحدة المعالجة المركزية، مما يُقلل من المسار الفعلي للبيانات. ولزيادة عرض النطاق الترددي، يسمح المصنعون بإنشاء مجموعات متداخلة، حيث تُجمع بطاقات PMEM متعددة منطقيًا لتكوين مساحة عنوان أو منطقة متصلة.
في بيئات مثل vSphere أو Windows Server أو Linux، يمكن لـ PMEM لتقديم نفسه كقرص منطقي، كمساحة اسم أو بشكل مباشر كمنطقة قابلة للعنونة من نوع الذاكرة، اعتمادًا على وضع التشغيل وقدرات نظام التشغيل والمشرف الافتراضي.
أوضاع الوصول: الحظر، وDAX، والتشغيل الداخلي
يمكن استغلال PMEM بطريقتين رئيسيتين: جهاز الكتلة التقليدي أو كذاكرة وصول مباشر (DAX). في وضع الكتلة، يُديرها نظام التشغيل بنفس طريقة القرص: يتم الوصول إليها في قطاعات أو كتل، مرورًا بمكدس التخزين ونظام الملفات.
يعرض وضع الوصول المباشر (DAX) الجهاز على أنه ذاكرة بايت قابلة للعنونةيتيح هذا للتطبيقات ربط الملفات مباشرةً بمساحة العنوان وقراءتها أو كتابتها كما لو كانت ذاكرة وصول عشوائي (RAM)، ولكن مع استمرارية. يُقلل هذا النهج من الطبقات الوسيطة ويُقلل زمن الوصول إلى أدنى حد، مع أنه ينطوي أيضًا على مخاطر إضافية إذا لم يُصمَّم البرنامج مع مراعاة عمليات الكتابة الذرية ومعالجة الأخطاء.
على سبيل المثال، يسمح Windows باستخدام DAX على وحدات تخزين NTFS محددة، بينما يتم استخدام ReFS عادةً في تكوينات الوصول إلى الكتلةفي بيئات Linux، يتم دعم DAX على أنظمة الملفات المعدة لذلك وعلى المساحات الاسمية التي تم تكوينها في هذا الوضع.
عند استخدام PMEM كتخزين في Azure Stack HCI أو Windows Server، من الشائع... التعيين تلقائيًا إلى ذاكرة التخزين المؤقت يُستخدم تخزين عالي الأداء، بينما تُخصص وسائط تخزين أبطأ (مثل SSD وHDD) للسعة. يتوافق هذا جيدًا مع سيناريوهات Storage Spaces Direct، حيث يعمل PMEM كطبقة بيانات ساخنة بزمن وصول يصل إلى عشرات الميكروثانية.
المناطق وPmemDisk وجدول ترجمة الكتل (BTT)
على منصات مثل Windows Server، يتم تجميع PMEM في أجزاءهذه مجموعات من وحدة واحدة أو أكثر متداخلة لإنشاء مساحة عناوين متصلة. عادةً ما يتم تكوين هذه المناطق في نظام BIOS أو البرامج الثابتة للخادم، مستفيدةً من التداخل ثنائي أو رباعي الاتجاهات لتوزيع العناوين بين الوحدات المادية وتحسين الأداء.
يمكن إنشاء هذه المناطق الأقراص المنطقية PMEMتُعرف هذه الأقراص في نظام ويندوز باسم PmemDisk. PmemDisk هو ببساطة نطاق متواصل من الذاكرة غير المتطايرة، يراه النظام كقسم قرص أو وحدة منطقية (LUN). يمكن بعد ذلك تهيئة هذا القرص وتقسيمه وتهيئته بنظامي NTFS أو ReFS، مع تفعيل DAX أو بدونه حسب الحاجة.
كل وحدة ذاكرة ثابتة لها منطقتها الخاصة منطقة تخزين الملصقات (LSA)مكان تخزين بيانات تعريف التكوين: ما هي المناطق التي تنتمي إلى كل وحدة، وكيف يتم ربطها، وما هي أقراص PmemDisks الموجودة، وما إلى ذلك. تتيح لك أدوات مثل أدوات PowerShell مثل Get-PmemDisk أو Get-PmemPhysicalDevice أو Get-PmemUnusedRegion فحص هذا التكوين.
إحدى النقاط الصعبة حول PMEM هي أنه على عكس العديد من محركات أقراص SSD، فهو لا يحمي في حد ذاته من الأعمال غير المكتملة في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو عطل مفاجئ في النظام، يتم استخدام جدول ترجمة الكتل (BTT) للحد من هذا الخطر. توفر هذه الطبقة دلالات تحديث القطاعات الذرية لأجهزة الذاكرة الدائمة.
يتيح BTT للتطبيقات الاستمرار في رؤية الجهاز كـ تخزين كتلة موثوق بهيمنع هذا خلط البيانات القديمة والجديدة أثناء انقطاع التيار الكهربائي. يُنصح عمومًا بتفعيل BTT عند استخدام PMEM ككتلة (خاصةً لملفات سجل قاعدة البيانات)، ويُنصح بتعطيله فقط في سياقات DAX ذات الصفحات الكبيرة حيث قد يكون تأثير الأداء كبيرًا.
أوضاع التشغيل والأجهزة المدعومة (App Direct، والذاكرة، والمختلطة)
في إطار نظام الذاكرة الدائمة، نجد حلولاً مثل NVDIMM-N يدعم Windows Server 2019 والإصدارات الأحدث كلا النوعين، مع وجود فروق دقيقة تعتمد على ما إذا كان يتم استخدامهما في وضع الذاكرة أو وضع App Direct (المستمر).
وضع التطبيق المباشر، ويسمى أيضًا مباشرة من التطبيقيُقدَّم PMEM كتخزين دائم منخفض الكمون. هذا هو الوضع المُوصى به لأحمال عمل الخادم حيث يُستخدم PMEM كذاكرة تخزين مؤقتة، أو كتخزين لقواعد البيانات في الذاكرة، أو كقرص فائق السرعة في مجموعات مُتقاربة.
من ناحية أخرى، في وضع الذاكرة، يعامل النظام PMEM كما لو كان ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أبطأبينما تعمل ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) كذاكرة تخزين مؤقتة ساخنة، فإن هذا يزيد من سعة ذاكرة الجهاز المضيف الإجمالية دون الحاجة إلى ملء جميع الفتحات بوحدات ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية باهظة الثمن. لكن في المقابل، لا تُعتبر البيانات في هذا الوضع دائمة لأغراض عملية.
يسمح لك الوضع المختلط بتعيين نسبة سعة PMEM في وضع الذاكرة والباقي في وضع App Direct. على سبيل المثال، يمكنك تخصيص 65% للذاكرة و35% للاستخدام المستمر. غالبًا ما توصي شركات تصنيع مثل Intel وLenovo بتجربة تخصيصات مختلفة، حيث تختلف الاحتياجات اختلافًا كبيرًا حسب ملف تعريف الإدخال/الإخراج للتطبيق.
يتم تعريف هذه التكوينات عادة من أدوات إدارة BIOS أو النظام الأساسي (مثل Lenovo XClarity Essentials OneCLI أو أدوات مساعدة مكافئة من الشركات المصنعة الأخرى)، ويتم تطبيقها فقط بعد إعادة التشغيل، وفي هذه المرحلة يقوم البرنامج الثابت بإعادة تكوين مناطق PMEM ومساحات الأسماء.
تكوين PMEM على Windows Server وAzure Local
في بيئات Windows، تعتمد إدارة PMEM على أدوات أوامر PowerShell المحددة وأدوات مساعدة للبائعين مثل ipmctl من Intel. يتضمن سير العمل الأساسي التحقق من المناطق غير المستخدمة، وإنشاء أقراص منطقية PMEM، وتحديد ما إذا كانت ستستخدم BTT، ثم تهيئتها وتنسيقها.
لإنشاء PmemDisk يستخدم BTT، يمكنك إنشاء نوع خاص من VHD بالامتداد .vhdpmem باستخدام أمر New-VHD، مع تحديد نوع تجريد عنوان BTT وتعيين حجم ثابت. كبديل، يمكنك تحويل قرص VHD موجود بدون BTT إلى قرص آخر مزود بـ BTT باستخدام Convert-VHD، وإعادة إنشاء مُعرّف مساحة الاسم الخاص به باستخدام Set-VHD لتجنب التعارضات عند الاتصال بالجهاز الظاهري نفسه.
بمجرد إنشاء الأقراص، يتم استخدام Initialize-Disk وNew-Partition وFormat-Volume لـ تحضير مجلدات NTFS، القدرة على تمكين وضع DAX وتعيين حجم وحدة التخصيص المناسب (على سبيل المثال، 2 ميجا بايت) لتتوافق مع احتياجات التطبيقات عالية الأداء.
يتكامل Azure Local وWindows Server 2019 بشكل أصلي مع PMEM مساحات التخزين المباشرةيُستخدم PMEM كمستوى ذاكرة تخزين مؤقت للقراءة/الكتابة أو كمساحة صغيرة مخصصة للبيانات التي تستفيد بشكل خاص من زمن الوصول المنخفض. في معظم التكوينات، يُحدد النظام تلقائيًا الأجهزة التي سيتم استخدامها كذاكرة تخزين مؤقتة والأخرى كسعة.
في حالة فشل الوحدة، فمن الضروري إعادة توفير قرص PMEMيمكنك إزالة الأقراص الموجودة باستخدام Remove-PmemDisk، وإعادة تعيين المناطق باستخدام Get-PmemUnusedRegion | New-PmemDisk، وإذا لزم الأمر، مسح العلامات تمامًا باستخدام Initialize-PmemPhysicalDevice، مع افتراض فقدان البيانات والبدء من الصفر.
PMEM في VMware vSphere: vPMem وvPMemDisk وسيناريوهات التوفر العالي
يدعم VMware vSphere الذاكرة الدائمة بدءًا من الإصدار 6.7، ويدمجها بطريقة تجعل يمكن للآلات الافتراضية استهلاكها كوحدة NVDIMM افتراضية (vPMem) أو كقرص افتراضي فائق السرعة (vPMemDisk)، حتى في مجموعات تعتمد على vSAN، على الرغم من أن vSAN نفسها لا تستخدم PMEM كبرنامج خلفي.
عند تهيئة المضيف في وضع App Direct، يظهر PMEM كنوع خاص من مخزن البيانات المحلي. يعرض جهاز vPMem PMEM لنظام التشغيل الضيف كـ وحدة NVDIMM افتراضية قابلة للعنونة بالبايت، مثالي للأنظمة التي تدعم الذاكرة الدائمة بشكل أصلي ويمكن استخدامها كتخزين ذو زمن وصول منخفض للغاية.
من جانبه، يقدم vPMemDisk نفسه للضيف باعتباره جهاز SCSI افتراضي إنه تنسيق تخزين تقليدي، لكن بياناته تتواجد فعليًا في مخزن بيانات PMEM. هذا يسمح حتى لأنظمة التشغيل القديمة، التي لا تستوعب NVDIMM، بالاستفادة من السرعة دون الحاجة إلى تغييرات كبيرة.
في مجموعة، يحتفظ vSphere بسعة PMEM للأجهزة الافتراضية عند إنشاء القرص أو تخصيص وحدة NVDIMM الافتراضية. لا يمكن أن يتجاوز إجمالي استهلاك PMEM السعة الإجمالية للمجموعة، ويدخل التحكم في القبول حيز التنفيذ كما هو الحال مع الموارد الحيوية الأخرى. خاصة في السيناريوهات مع vSphere HA.
تتطلب عملية ترحيل الآلات الافتراضية التي تستخدم PMEM اعتبارات معينة: لا يمكن نقل الآلة الافتراضية التي تستخدم vPMem إلا إلى مضيفين لديهم موارد PMEM، بينما يمكن ترحيل الآلة الافتراضية التي تستخدم vPMemDisk إلى مضيف بدون PMEM إذا تم نقل القرص إلى مخزن بيانات تقليدي باستخدام Storage vMotion.
إدارة المساحة الاسمية والمنطقة والأمان على منصات الخادم
على خوادم Lenovo وغيرها من الشركات المصنعة، يتم إجراء تكوين PMEM من أدوات إعداد النظام وأدوات الإدارة عن بُعد مثل OneCLI. هناك، يمكنك اختيار وضع الذاكرة (ذاكرة، مختلطة، App Direct)، وضبط نسبة السعة التي تُستخدم كذاكرة للنظام، وإدارة جوانب مثل التداخل بين الوحدات المتصلة بالمعالج نفسه.
بمجرد تحديد التوزيع، يقوم النظام تلقائيًا بإنشاء مناطق التطبيق المباشريجب بعد ذلك ربط هذه الملفات بمساحات الأسماء في نظام التشغيل. في ويندوز، يُستخدم الأمر pmem لهذا الغرض؛ وفي لينكس، تُستخدم أدوات مثل ndctl؛ وفي VMware، تُنشأ مساحات الأسماء تلقائيًا بعد إعادة التشغيل، مع تحديد المناطق التي تم تكوينها بواسطة البرنامج الثابت.
بالإضافة إلى التكوين الأساسي، توفر منصات المؤسسة خيارات لـ الأمان والحذف الآمنمن الممكن تفعيل عبارات المرور للوحدات النمطية، وتشغيل عمليات المسح الآمن التي تحذف جميع البيانات المخزنة، بما في ذلك البيانات المشفرة، وهو أمر يوصى به بشدة قبل إرجاع الأجهزة أو إعادة تدوير العقد.
تتيح لك أدوات مثل OneCLI تشغيل هذه العمليات من نظام التشغيل، على سبيل المثال باستخدام أوامر محددة لإجراء مسح آمن بدون عبارة مرور أو لضبط عتبات التحذير عند استنفاد الاحتياطي الداخلي للخلايا الاحتياطية في PMEM، مما يشير إلى أنه من المستحسن عمل نسخة احتياطية للبيانات والتخطيط للاستبدال.
عندما تنخفض نسبة الخلايا الاحتياطية إلى أقل من واحد حد قابل للتكوينتصدر البرامج الثابتة تحذيرات حتى يتمكن المسؤول من تشغيل تشخيصات محددة (على سبيل المثال، باستخدام Lenovo XClarity Provisioning Manager) وتقييم الحاجة إلى استبدال الوحدة قبل أن تصل إمكانية الإصلاح الداخلي إلى الصفر.
PMEM في Red Hat Enterprise Linux وNVDIMM كوحدة تخزين
يدعم Red Hat Enterprise Linux استخدام NVDIMM كذاكرة فئة تخزيندمجهما كذاكرة دائمة من نوع pmem وفي أوضاع حيث يمكنهما العمل ككتل لتثبيت نظام التشغيل نفسه.
في هذا السياق، تجمع وحدات NVDIMM بين متانة التخزين و زمن انتقال منخفض وعرض نطاق DRAM مرتفعوهي مفيدة بشكل خاص للتطبيقات الحساسة لوقت التوقف عن العمل والتي تحتاج إلى أوقات إعادة تشغيل قصيرة للغاية، أو لقواعد البيانات ومحركات التحليلات التي تستفيد من الحفاظ على الهياكل في الذاكرة بين عمليات إعادة التشغيل.
يتطلب تثبيت RHEL على أجهزة NVDIMM تحضيرًا مسبقًا مساحات الأسماء والتسمياتضمان تعرّف النظام على الوحدات كأجهزة مناسبة لاستضافة أقسام التمهيد والبيانات. ومن ثم، تُدار لاحقًا بشكل مشابه جدًا لإدارة أنظمة التخزين الفرعية الأخرى، مع أدوات مُخصصة لعرض المناطق وتخصيص استخدامات مُحددة لها.
بشكل عام، تتمثل فلسفة Red Hat في التعامل مع PMEM باعتباره مجرد طبقة أخرى في بنية التخزين الخاصة بها، مما يمنح المسؤول خيار اختيار ما إذا كان يريد استخدامه كدعم للمجلدات الحرجة، أو كتخزين لقواعد البيانات في الذاكرة، أو كدعم لتطبيقات زمن الوصول المنخفض مع إمكانية الوصول المباشر.
PMEM في Oracle Exadata X8M والهجرة السحابية
تستخدم Oracle Exadata X8M والأجيال الأحدث ذاكرة ثابتة كـ طبقة التخزين النشطة فوق ذاكرة التخزين المؤقت Smart Flash وأقراص خلايا التخزين. بفضل الجمع بين PMEM وRoCE (RDMA عبر إيثرنت متقاربة)، يتم الوصول إلى البيانات بزمن وصول أقل من 19 ميكروثانية.
في هذا الهيكل، يعمل PMEM كـ مستوى شديد الحرارةهنا تُحفظ البيانات والبيانات الوصفية الأكثر أهمية لعمليات القراءة وتأكيد المعاملات. أسفلها، تعمل ذاكرة التخزين المؤقت الذكية للفلاش كطبقة ساخنة، وأخيرًا، تُشكل الأقراص الطبقة الباردة ذات السعة الأكبر.
تنعكس فوائد الأداء بوضوح في إحصاءات AWR، حيث تُقاس أوقات الخدمة لأحداث الانتظار، مثل عمليات القراءة الفعلية للكتلة الواحدة أو مزامنة ملفات السجل، بالميكروثانية. كما تعرض Oracle عدادات محددة لزيارات القراءة والكتابة إلى ذاكرة التخزين المؤقت PMEM في عروض مثل V$SYSSTAT وفي تقارير AWR.
عند ترحيل بيئة Exadata من هذا النوع إلى AWS، من المهم أن تضع في الاعتبار أن لا يقدم EC2 حاليًا PMEM الأصليكتعويض، يمكنك استخدام مثيلات ذات كميات كبيرة من الذاكرة لتوسيع أنظمة SGA والملفات مثل Amazon FSx لـ OpenZFS، والذي يوفر أكثر من مليون IOPS مع زمن انتقال يبلغ بضع مئات من الميكروثانية، وهو ما يكفي للعديد من أحمال العمل الصعبة، على الرغم من عدم الوصول إلى مستويات PMEM المحلية.
استخدام PMEM مع SQL Server على Windows
يتضمن SQL Server 2016، وخاصةً SQL Server 2019 ميزات متعددة في الذاكرة التي تستفيد بشكل مباشر من الذاكرة الدائمة، سواء لتسريع البيانات وملفات السجل أو لتقليل أوقات الاسترداد.
يبدأ الإعداد بإنشاء مساحات أسماء أو أقراص PMEM باستخدام أدوات البائع (مثل ipmctl في حالة Intel Optane) وأدوات PowerShell cmdlets المذكورة سابقًا (Get-PmemDisk وGet-PmemPhysicalDevice وGet-PmemUnusedRegion). بعد تحديد المناطق وPmemDisks، تُهيأ وحدات تخزين NTFS الداعمة لـ DAX وتُنسّق عند الحاجة.
وفي هذا السياق، من المهم بشكل خاص أن مزيج من الدراجة الجبلية وDAXمن منظور الدعم، يوصى باستضافة سجل المعاملات على الأجهزة التي تم تمكين BTT بها لضمان دلالات الصناعة، بينما بالنسبة للكميات ذات الصفحات الكبيرة والوصول المباشر، قد يكون تعطيل BTT هو الأفضل لتقليل التكاليف الإضافية.
يستفيد SQL Server من PMEM بتقليل زمن الوصول عند الوصول إلى البيانات المهمة وتحسين أداء العمليات كثيفة الإدخال/الإخراج. علاوة على ذلك، تساعد عمليات التحقق من محاذاة الملفات (على سبيل المثال، باستخدام `fsutil dax queryFileAlignment`) على ضمان إزاحات وأحجام الملفات إنها تتناسب مع متطلبات DAX، مما يعمل على تعظيم الأداء.
عند استبدال وحدة PMEM على خادم يستضيف قواعد البيانات، من الضروري الرجوع إلى توفير أقراص PMEM:حذف الأقراص المنطقية، وإعادة إنشاء المناطق، وتهيئة الأجهزة المادية وإعادة تكوين وحدات التخزين، مع استخدام النسخ الاحتياطية الحديثة دائمًا، حيث تتضمن هذه العمليات فقدان البيانات.
حالات الاستخدام في العالم الحقيقي وفوائد الذاكرة الدائمة
لقد تم تطبيق PMEM بالفعل في عدد كبير من سيناريوهات الأعمال حيث الكمون والاستمرارية إنها أساسية. من بين أكثرها شيوعًا قواعد البيانات المخزنة في الذاكرة مثل SAP HANA، ومحركات تحليل البيانات الضخمة مثل Hadoop أو Spark، ومنصات المحاكاة الافتراضية عالية الأداء.
وتشمل حالات الاستخدام الأخرى المثيرة للاهتمام للغاية ما يلي: تسلسل الجينومحيث يؤدي الوصول السريع إلى مجموعات البيانات الضخمة إلى تسريع التحليل؛ وتدريب نماذج التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي، حيث يمكن أن يشكل تحميل كميات كبيرة من التخزين التقليدي عنق زجاجة؛ والمعالجة في الوقت الفعلي لبيانات إنترنت الأشياء؛ وتحليل تهديدات الأمن السيبراني؛ وتحرير الفيديو وتقديمه بشكل احترافي؛ وألعاب الفيديو التي تسعى إلى تقليل أوقات التحميل.
تشمل المزايا الأكثر وضوحًا ما يلي: تحسين الأداء وتقليل زمن الوصولولكن أيضًا من أجل تحسين قابلية التوسع: يمكن تحقيق عدة تيرابايت من الذاكرة التي يمكن الوصول إليها بسرعة منخفضة لكل خادم من خلال الجمع بين DRAM وPMEM، وهو أمر غير قابل للتنفيذ اقتصاديًا باستخدام DRAM وحدها.
علاوة على ذلك، نظرًا لكونه غير متقلب، يوفر PMEM استمرارية البيانات جذابة للغاية بالنسبة للبيئات التي لا ينبغي أن تتضمن فيها عمليات انقطاع الطاقة أو إعادة التشغيل إعادة حساب أو إعادة تحميل الكثير من المعلومات من البداية، وبالتالي تحسين أهداف RTO وRPO.
من حيث التكاليف، وضعت شركة PMEM نفسها تاريخيًا بين DRAM وتخزين الفلاشأغلى من أقراص NVMe و3D NAND SSD، لكنها أرخص بكثير لكل جيجابايت من ذاكرة DRAM عالية السعة. في البيئات المصممة جيدًا، سمح هذا التوازن بانخفاض التكلفة الإجمالية للملكية من خلال تقليل استهلاك ذاكرة DRAM وتحسين استخدام مساحة التخزين الأكثر اقتصادًا.
القيود والتوافق ومستقبل PMEM
ليس كل المزايا: الذاكرة المستمرة تستلزم تحديات التوافق والتكلفة والتعقيدلا تدعم جميع المعالجات واللوحات الأم وحدات PMEM، ويجب أن يفهم البرنامج الثابت ونظام التشغيل أوضاع التشغيل والمناطق ومساحات الأسماء.
علاوة على ذلك، على الرغم من انخفاض سعره مقارنة بـ DRAM، إلا أن PMEM لا يزال أكثر تكلفة من التخزين التقليديلذلك، ليس من المجدي استبدال طبقة أقراص الحالة الصلبة (SSD) وأقراص التخزين الصلبة (HDD) بهذه الحلول. النهج الأمثل هو استخدامها استراتيجيًا، لطبقات البيانات الأكثر حساسية لزمن الوصول، أو لتوسيع ذاكرة النظام لأحمال العمل التي تستفيد منها بشكل كبير.
على مستوى النظام البيئي، أثار إيقاف إنتاج خط إنتاج Intel Optane الشكوك حول التطور المستقبلي للذاكرة الدائمةومع ذلك، فإن المشاكل التي كان من المفترض حلها (الكمون الشديد، وفجوة تخزين الذاكرة) لا تزال قائمة، ومن المرجح أن نرى طرقًا أخرى مثل تقسيم الذاكرة وأجيال جديدة من أجهزة NVM ذات خصائص مماثلة.
وفي الوقت نفسه، أصبحت العديد من تقنيات البرمجيات جاهزة بالفعل لاستغلال PMEM عندما تصبح متاحة: أنظمة التشغيل التي تدعم DAX، والمشرفين القادرين على تقديم vPMem وvPMemDisk، وقواعد البيانات ومحركات ذاكرة التخزين المؤقت في الذاكرة المحسّنة للعمل مع الذاكرة غير المتطايرة، ومنصات الأجهزة التي تدمج الإدارة والأمان وأدوات المسح الآمن.
الذاكرة المستمرة تتعزز كـ عنصر أساسي في الهندسة المعمارية الحديثة عالية الأداءخاصةً عند دمجها مع ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) وذاكرة NVMe والشبكات منخفضة الكمون. على الرغم من أن السوق لا يزال في طور التطور ويشهد تقلبات صعودًا وهبوطًا، إلا أن مفهومه وحالات استخدامه لا تزال تمهد الطريق لنماذج ذاكرة وتخزين متكاملة بشكل متزايد.
