بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint

بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint


در این بخش از مقاله “بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint” قصد داریم تا موارد استفاده از فناوری مورد بحث و حافظه‌های جامد Optane کمپانی اینتل را با بررسی در دیتابیس دیگری گسترش داده و با پرداختن به نتیجه‌گیری نهایی، حسن ختامی را بر این مطلب اعلام داریم. جهت مطالعه قسمت‌های پیشین نوشته به لینک‌های زیر مراجعه نمایید:

“بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint – بخش اول”

“بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint – بخش دوم”

“بررسی کارایی پلتفرم‌های ذخیره‌ساز دائمی اطلاعات مبتنی بر فناوری 3D XPoint – بخش سوم”

5-2. ذخیره‌سازهای سریع‌تر برای تجزیه و تحلیل‌های زمان حقیقی: پایگاه داده Aerospike ACT

Aerospike ACT در حالت کلی نوعی پایگاه داده NoSQL مبتنی بر کدهای NVM و حافظه‌های جامد به شمار می‌رود. دیتابیس مذکور تجزیه و تحلیل‌های حیاتی و سربارهای پردازشی زمان حقیقی نظیر مزایدات تبلیغاتی و منع تقلب را هدف قرار می‌دهد. چنین مواردی در عین تدارک فرآیندهای خوانش و نوشت اطلاعات نیازمندی‌های پاسخ‌گویی دقیق و سخت‌گیرانه‌ای را نیز نیازمند می‌باشند. کمپانی Aerospike به‌منظور فراهم آوردن بستری جهت فزونی دقت اندازه‌گیری نرخ کارایی برای کاربران به طراحی و توسعه ابزار اعتبار سنجی ایرواسپایک (به اختصاص ACT) مبادرت ورزیده است. ابزار نامبرده به‌منظور اطمینان از نگهداری حجم عظیم تراکنش‌های زمان حقیقی پایگاه‌های داده، در عین حفظ انتظارات کیفیت سیستم توسط حافظه‌های جامد تولید و برنامه‌نویسی شده است. اگرچه ACT ابزاری کوچک به شمار رفته و به هیچ عنوان از گستردگی و پتانسیل پایگاه داده ایرواسپایک برخوردار نمی‌باشد، اما پشتیبانی از مشخصه‌های بار پردازشی در نمایندگی آن به‌عنوان کارایی دیتابیس بزرگ‌تر تأثیرگذار می‌باشد.

ابزار ACT در حالت کلی تلفیقی از فرآیندهای خوانش و نوشت بلوک‌های بزرگ (128 کیلوبایت) و فقط خوانش بلوک‌های کوچک‌تر (1.5 کیلوبایت) مبادرت ورزیده و از این طریق به شبیه‌سازی شرایط حقیقی موجود در پایگاه‌های داده می‌پردازد. ابزار مذکور به ‌اندازه‌گیری زمان پاسخ‌دهی درخواست‌های خوانش اطلاعات کوچک (نمایانگر عملیات جستجو در دیتابیس) که در حضور درخواست‌های بزرگ خوانش و نوشت (نمایانگر فرآیند جمع‌آوری اطلاعات زائد توسط فایل سیستمی لاگ گونه پایگاه داده اشاره شده) رخ می‌دهد می‌پردازد. نحوه اعمال بار پردازشی اساسی ابزار مذکور شامل مراحل زیر می‌باشد:

1. تعداد 1000 پارامتر IOPS (در اندازه 1.536 مگابایت بر ثانیه) متشکل از توزیع تصادفی فرآیندهای خوانش 1.5 کیلوبایت (پیشتر اندازه‌گیری شده)؛

2. اعمال فرآیندهای خوانش 128 کیلوبایتی تا اندازه نهایی 1.536 مگابایت

3. اعمال فرآیندهای نوشت 128 کیلوبایتی تا اندازه نهایی 1.536 مگابایت

ابزار ACT زمان پاسخ‌دهی خروجی کیفیت سرویس توزیع‌های تصادفی فرآیندهای خوانش را یک مرتبه بر هر ساعت گزارش کرده و این عمل را برای 48 ساعت به‌صورت مداوم به انجام می‌رساند. نمره‌گذاری نهایی نیازمند برقرار بودن شرایط زیر بر هرکدام از بازه‌های زمانی یک ساعته می‌باشد:

1. زمان پاسخ‌دهی 95 درصد باید مساوی یا کمتر از 1 میلی‌ثانیه باشد؛

2. زمان پاسخ‌دهی 99 درصد باید مساوی یا کمتر از 8 میلی‌ثانیه باشد؛

3. زمان پاسخ‌دهی 99.9 درصد باید مساوی یا کمتر از 64 میلی‌ثانیه باشد.

بار پردازشی حاصله از ابزار ACT به افزایش توان عملیاتی درخواست‌های ورودی و خروجی پس‌زمینه و اندازه‌گیری شده تا نقطه شکست به‌وسیله اعمال نوعی ضریب حجم کار به بار پردازشی اساسی به‌صورت افزاینده می‌پردازد. بزرگ‌ترین فازی که به تولید نمره برای درایو جامد منتهی می‌شود معیاری جهت تعیین درجه برتر در محاسبه کارایی دیسک‌های جامد می‌باشد (هرچقدر بیشتر بهتر).

آزمایش‌های انجام شده توسط ما به مقایسه نسخه‌ای آزمایشی از یک درایو جامد Optane کمپانی اینتل با حافظه‌های سری P3700 (مبتنی بر تراشه‌های حافظه NAND، میزان ظرفیت 1.6 ترابایت و قابل اتصال از طریق درگاه PCIe) و سری S6700 (مبتنی بر تراشه‌های حافظه NAND، میزان ظرفیت 400 گیگابایت و قابل اتصال از طریق درگاه ساتا) پرداخته‌اند. ابزار ACT به‌گونه‌ای تنظیم شده بود که به استفاده از تعداد هشت صف محاسباتی و هشت رشته بر هرکدام از صف‌های موجود پرداخته و آزمایش‌های مربوطه برای مدت دو ساعت به اجرا درآمدند (بررسی‌های رسمی نیازمند 48 ساعت زمان می‌باشند، اما تیم ما به‌منظور افزایش سرعت بازه زمانی فوق را با کاهش همراه ساخته است، زیرا پیشتر دریافتیم که زمان اجرای آزمایشات در نتایج خروجی درایوهای جامد تحت بررسی تأثیرگذار نمی‌باشند). با اجرای تست‌های  استاندارد ابزار مذکور، حافظه جامد Optane کمپانی اینتل موفق به کسب ضریب پردازشی 150 برابری گردید که نسبت به درایوهای مبتنی بر تراشه‌های NAND با بهبود 3.75 برابری همراه شده است (عکس 11). در مقدار ضریب اشاره شده، ابزار ACT به‌صورت کامل موفق به اشباع توان عملیاتی در عین حفظ و نگهداری کیفیت بالای سیستم (شاخصه QoS) گردید.

عکس 11: بالاترین ضرایب پردازشی ACT به‌دست آمده برای سه درایو جامد مختلف در 95 درصد از زمان پاسخگویی مقادیر 0 و 1.0 میلی‌ثانیه.

در طی آزمایش‌ها ما دریافتیم که حتی با وجود نیازمندی‌های قطعی ابزار ACT، بالاترین سطح کیفیت سیستم با توجه به کمتر بودن زمان پاسخ‌دهی 95 درصد از یک میلی‌ثانیه مطابق با انتظارات از پیش تعیین شده مشخص شده است (توسط ابزار فوق). بر طبق نتایج خروجی پیشتر ثبت شده از میکرو بنچمارک‌های موجود، ما می‌دانستیم که امکان بهبود بیشتر این مهم وجود دارد. بر همین اساس ما معیار شاخصه کیفیت سیستم (QoS) را به فراتر از آنچه که مورد نیاز ابزار مذکور می‌باشد افزایش دادیم (تا هنگامی‌که زمان پاسخ‌دهی 95 درصد به کمتر یا مساوی با 128 میکروثانیه فزونی پیدا نمایید). با اعمال این معیار جدید، حافظه جامد Optane کمپانی اینتل موفق به کسب ضریب 125 برابری نسبت به حافظه درایو مبتنی بر تراشه‌های حافظه NAND گردید که خود نمایانگر بهبودی 15 برابری می‌باشد (عکس 11).

5-3. گسترش حافظه اصلی دینامیک از طریق Memcached

بسیاری از اپلیکیشن‌های امروزی با انتظار جا شدن تمامی داده‌های مورد نیاز در گنجایش محدود حافظه نوشته می‌شوند. قانون امدال بیان می‌دارد که میزان فضای مورد نیاز از حافظه اصلی دینامیک سیستم (بر طبق واحد مگابایت سنجیده می‌شود) به‌منظور پشتیبانی از تعداد یک میلیون اعداد صحیح بر هر ثانیه (1 MIPS) که با علامت α مشخص می‌شود برابر با یک است. مؤلفان Gray و Shenoy دریافتند که مقدار پیش‌فرض متغیر α برای بارهای پردازشی داده محور باید به یکی از مقادیر موجود در بازه 4 تا 10 تغییر پیدا نمایند. یک سیستم نوین و امروزی نیازمند میزان گنجایشی بیشتر از 1 ترابایت برای حافظه اصلی دینامیک می‌باشد. علاوه بر آن ما از بررسی میکروبنچمارک‌های پیشین دریافتیم که فرآیند پیجینگ گزینه‌ای متقاعدکننده برای درایوهای جامد مبتنی بر میزان تأخیر اندک محسوب می‌شود.

به‌منظور تعیین این مهم که آیا اپلیکیشن‌های مرجع انتخاب شده از توانایی‌های لازم جهت استخراج مزیت‌های به ارمغان آورده شده توسط حافظه‌های فوق برخوردار می‌باشند یا خیر، ما به استفاده از بستر بسیار محبوب Memcached (زیرساخت کش متن‌باز و مبتنی بر ساختار درون حافظه‌ای کلید-مقداری به‌صورت توزیع شده) مبادرت ورزیده‌ایم. بستر مذکور امکان دسترسی به سرورهای کش در سرتاسر شبکه مربوطه را امکان‌پذیر می‌نماید، لذا ما به استفاده از بهترین میزان بار پردازشی بر طبق عقیده خودمان که مطابق با دستورالعمل‌های تصادفی دریافت (Get) چهار کیلوبایتی در حالت خوانش اطلاعات می‌باشند اقدام کردیم.

اندازه‌گیری‌های تجربی در عکس 12 به نمایش درآمده‌اند. از آنجایی که این نتایج قدیمی‌تر از زمان عرضه درایو جامد Optane کمپانی اینتل می‌باشند، ما به جایگزینی یک حافظه جامد NVMe مبتنی بر تراشه‌های حافظه دینامیک با برخورداری از میزان تأخیری مشابه با درایو فوق اقدام نماییدیم (سربارهای پردازشی نرم‌افزار و سخت‌افزاری سیستم هیچ‌گونه تغییری پیدا نکرده‌اند). ما به مقایسه کارایی دو سخت‌افزار فوق پرداخته و با توجه به منحنی‌های پاسخ ایده‌آل درایو جامد Optane، تطابق نتایج با یکدیگر را بررسی و تائید کردیم.

عکس 12: زمان پاسخگویی و توان عملیاتی کارایی memcached و Fatcache برای دستگاههای مختلف.

زمان پاسخ‌دهی فرآیند پیجینگ در قالب درایو ذخیره‌ساز پرسرعت نسبت به استفاده از بستر Memchached در حافظه مبتنی بر تراشه‌های دینامیک 45 برابر طولانی‌تر بوده و مقدار توان عملیاتی نیز 20 درصد کمتر می‌باشد. این نتایج غیر مطلوب برای ما نیز تعجب‌برانگیز به شمار می‌روند.

در تلاش به‌منظور یافتن علت ایجاد این مهم، ما دریافتیم که منبع بروز مشکل با مکانیسم پیجینگ غیر محتوا محور سیستم‌عامل مرتبط می‌باشد. از آنجایی که بستر Memcached با استفاده از تنظیمات سازگار با حافظه‌های اصلی دینامیک پیکربندی شده است، به‌روزرسانی آماری فرآیند کش نمودن اطلاعات (ساختارهای موقتی داده، به‌عنوان مثال آخرین زمان اصلاح) در هر بار دسترسی با عملیات خوانش کوچک به اعمال دستورالعمل‌های دریافت (خوانش) و یا تنظیم (نوشت) می‌پردازد که نتیجه آن به خرابی صفحات و نیاز به نوشتن دوباره آن‌ها در دیسک منتهی می‌شود.

بستر Memcached نمایانگر کلاسی از اپلیکیشن‌های نیازمند تغییر کدهای برنامه‌نویسی جهت استفاده حقیقی از توانایی پیجینگ ذخیره‌سازهای دارای میزان تأخیر اندک بوده است. ما به نرم‌افزاری نیاز داشتم که با استفاده ساختارهای داده‌های زمانی متمایز از دیتا نوشته شده‌اند. در همین راستا ما موفق به یافتن شاخه‌ای از بستر مذکور تحت عنوان Fatcache و بهینه شده برای درایوهای جامد شدیم. شاخه نامبرده بسترهای دیتا و متادیتای خود را در واحدهای مختلف در اندازه بلوکی سازمان‌دهی کرده و به جای وابستگی به فرآیندهای پیجینگ فراهم آورده شده توسط سیستم‌عامل، به مدیریت و استفاده از عملیات ورودی و خروجی دیسک خود مبادرت می‌ورزد. با به‌کارگیری یک حافظه جامد دارای تأخیر اندک، ابزار Fatcache  به‌تنهایی موفق به دست یافتن به 60 درصد توان عملیاتی ابزار Memcached با حافظه دینامیک گردید.

نتایج خروجی ابزار Fatcache سربارهای پردازشی نرم‌افزاری را نیز شامل می‌شود. ما به‌منظور اندازه‌گیری صحیح این تأثیر به وجود آمده به استفاده از یک واحد پردازنده مرکزی تک هسته‌ای با باور بر اینکه که به‌کارگیری تعداد چندین نمونه از ابزار فوق در حالت اجرای موازی در سرتاسر چندین هسته فیزیکی به افزایش توان عملیاتی منتهی می‌شود پرداختیم. ابزار نامبرده به اعمال میزان تأخیری به بزرگی 10 میکروثانیه در یک سیستم خالی از اطلاعات و تأخیر 110 میکروثانیه‌ای در مقدار 99 درصد منتهی می‌شود. با توجه به اینکه فرآیند جستجوی مدور شبکه در یک مرکز داده مدت زمانی برابر با 300 میکروثانیه تا 1.2 میلی‌ثانیه به‌طور می‌انجامد، ما بر این عقیده‌ایم که بارهای پردازشی کش توزیع شده به‌نوعی می‌توانند جبران‌کننده میزان تأخیر اضافی باشند. در این‌گونه موارد، یک درایو جامد مبتنی بر میزان تأخیر اندک در مقایسه با نمونه‌های بر پایه تراشه‌های حافظه دینامیک انتخاب قابل دوام و ارزان قیمت‌تری به شمار می‌رود.

6. فرصت‌های پیش رو

حتی با وجود بهینه‌سازی‌های بسیار شدید تاکنون انجام پذیرفته توسط افراد مختلف، پشته پلتفرم ذخیره‌سازی نرم‌افزاری/سخت‌افزاری همچنان در افزودن چندین میلی‌ثانیه تأخیر به زمان دسترسی به حافظه‌های مبتنی بر فناوری 3D XPoint تأثیرگذار می‌باشند. علاوه بر آن، فرآیندهای دسترسی به درایو ذخیره‌ساز دربردارنده ذرات حداقلی به‌اندازه 512 بایت (اغلب 4 چهار کیلوبایت در عمل) می‌باشند که این مهم نیز در فزونی بیشتر میزان تأخیر هنگامی‌که فرآیندهای دسترسی نیازمند داده‌هایی در اندازه کوچک می‌باشند تأثیرگذار است. مزیت‌های به ارمغان آورده شده توسط درایوهای مبتنی بر فناوری 3D XPoint با عنایت به مدل‌های ماندگار حافظه به همراه تغییرات نرم‌افزاری و سخت‌افزاری سیستم همچنان قابل لمس می‌باشند.

اگرچه دستگاه‌های NVDIMM به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین گزینه‌های استفاده در ذخیره‌ساز مجتمع به شمار می‌روند، (به‌عنوان مثال ایفای نقش به‌عنوان حافظه کش خوانش برای کنترلرهای ذخیره‌ساز و یا سخت‌افزارهای ثبت خودکار سریع وقایع)، گستردگی آن‌ها در کاربردهای عمومی آن‌چنان بالا نمی‌باشد. ظرفیت‌های ذخیره‌سازی اندک و تدارکات مدیریت باتری بسترهای استفاده از دستگاه‌های NVDIMM نسل فعلی را بسیار محدود می‌نمایند. ماژول‌های حافظه مبتنی بر فناوری 3D XPoint کمپانی اینتل با هدف پاک‌سازی سدهای موجود در مسیر موارد استفاده عمومی پای در میدان وجود گذاشته‌اند. اما، پیش از آنکه مزیت‌های گنجایشی و تأخیری حافظه‌های ماندگان به‌صورت کامل قابل درک باشند، ایجاد دگرگونی‌های چشمگیر در پشته‌های ذخیره‌سازی سنتی چهارچوب‌های نرم‌افزاری سیستم‌عامل امری ضروری به شمار می‌رود. این موضوع به‌مانند خطی موازی نسبت به تغییرات هم‌اکنون معرفی شده در حوزه ذخیره‌سازهای مبتنی بر میزان تأخیر اندک محسوب می‌شود. این بار هدف نهایی فراهم آوردن زیرساخت‌های مناسب جهت واگذاری داده به مباحث چندرسانه‌ای با اجرای تنها تعداد یک یا دو دستورالعمل توسط حافظه ماندگان می‌باشد. پلتفرم لینوکس هم‌اکنون بلوک لایه دسترسی مستقیم (DAX) را به قالب خود افزوده و بهسازی‌های بیشتر در خطوط توسعه به اپلیکیشن‌های نرم‌افزاری اجازه می‌دهد تا سربارهای پردازشی اعمالی توسط سیستم‌عامل به مسیرهای ورودی و خروجی حافظه‌های ماندگار را نادیده بگیرند.

پاک‌سازی و یا بی‌اثر نمودن سربار هماهنگی تکرار شوند با سیستم فایلی به‌منظور اعمال به‌روزرسانی به فایل‌های سازگار با بلوک لایه دسترسی مستقیم موضوعی هم‌اکنون در حال توسعه به شمار می‌رود. مکانیسمی که به جداسازی کامل سیستم فایلی از معادلات موجود مبادرت می‌ورزد تحت عنوان دستگاه DAX مورد شناخت قرار می‌گیرد. دستگاه نامبرده حجم کاملی از حافظه ماندگار (محدوده ظرفیتی که اغلب به میزبانی ساختار کل سیستم فایل می‌پردازد) را به بستری ویژه با قابلیت نگاشت توسط لایه مذکور تبدیل می‌نماید. این مهم به اپلیکیشن‌های مختلف دسترسی کامل به زیرساخت حافظه، بدون نیاز به هرگونه اعلانی جهت آگاه نمودن هسته کرنل سیستم‌عامل و یا سیستم فایل از به‌روزرسانی‌های جدید را اعطا می‌نماید. اما، سطح دسترسی‌های خام و میزان مسئولیت‌های موجود تنها برای نرم‌افزارهای کوچک هدف محور مناسب محسوب می‌شود. تلاش‌های موجود جهت فراهم آوردن توانایی‌های گذرگاهی دستگاه DAX به ساختاری مبتنی بر سیستم فایلی DAX همچنان در جریان می‌باشند. ما بر این عقیده‌ایم که سیستم‌عامل‌های بزرگ عرضه شده در آینده زیرساخت تحقق این مهم را فراهم می‌آورند.

نرم‌افزارهای محبوب و پیشرو ممکن است سریعاً به قابلیت استفاده از توانایی‌های اشاره شده مجهز شوند، در حالی که میزان زمان مورد نیاز جهت تطابق دیگر اپلیکیشن‌های منتسب به پایگاه‌های داده با شرایط موجود کمی بیشتر می‌باشد. فرآیندهای خوانش و نوشت مبتنی بر اندازه زیر سکتور تراز شده بر پایه بایت که قابل اعمال به‌وسیله تغییرات اندکی در دستورالعمل‌های موجود می‌باشند به تغییر مفروضات سنتی در حافظه‌های ذخیره‌ساز منتهی شده‌اند. مزیت‌های چشمگیر به ارمغان آورده شده توسط این رویه هم‌اکنون نیز توسط محققان به حیطه نمایش گذاشته شده‌اند. مؤلف Oukid et al به بازنویسی دوباره یک دیتابیس درون حافظه جهت اطلاع و پشتیبانی از حافظه‌های ماندگار پرداخته است. افراد دخیل در تحقیق فوق نشان داده‌اند که میزان کارایی زیرساخت ایجاد شده برای کاربرد مربوطه نزدیک به راندمان حافظه‌های اصلی دینامیک می‌باشد. علاوه بر آن مزیت خرابی و از کار افتادگی بسیار کوتاه‌تر سیستم در هنگام رخداد مشکلات الکتریکی نظیر قطعی برق نیز در طی نتایج خروجی به نمایش درآمده‌اند. با افزودن قابلیت پشتیبانی از حافظه‌های ماندگار در ساختار اپلیکیشن‌های نرم‌افزاری، دیگر محققان و ویژگی‌های مثبت بسیار چشمگیر موجود نظیر نگهداری ساختارهای کلیدی-مقداری، طبقه‌بندی و عملیات سنتی ثبت خودکار وقایع (لاگینگ) را در معرض نمایش قرار داده‌اند. علاوه بر آن چهارچوب‌های سیستم‌عاملی موجود نیز پیوسته به افزایش بلوغ خود در حوزه پشتیبانی از مکانیسم‌های دسترسی حافظه‌های ماندگار پرداخته و زیرساخت ظهور نسل جدیدی از برنامه‌های کاربردی پایگاه‌های داده را امکان‌پذیر می‌سازند.

7. نتیجه‌گیری

حافظه‌های جامد فوق سریع Optane کمپانی اینتل بر پایه فناوری منحصر به فرد 3D XPoint جدیداً به بازار عرضه و در دسترس همگان قرار گرفته‌اند. درایوهای فوق به فراهم آوردن امکان ذخیره‌سازی داده با میزان تأخیری قابل رقابت با مقدار سیستم مبادرت ورزیده و تصور افراد از دیسک سخت به‌عنوان کم سرعت‌ترین جزء تشکیل‌دهنده رایانه‌های شخصی را با دگرگونی همراه ساخته‌اند. ایجاد تغییرات بنیادین در ساختار سیستم‌های در حال توسعه نظیر انتقال نحوه اتصال درایوهای جامد به سخت‌افزار مادربرد به سمت شکاف‌های توسعه PCIe، حذف رابط HBA و بهبود کدهای برنامه‌نویسی سیستم‌عامل و خط و مشی‌های موجود به‌منظور برقراری زیرساخت‌های استفاده از پیشرفت‌های به ارمغان آورده شده هم‌اکنون در حال انجام می‌باشند. با اعمال نهایی دگرگونی‌های فوق، کارایی ارائه شده توسط حافظه‌های جامد ذکر شده در اختیار سیستم‌های رایانه‌ای قرار گرفته‌اند.

سطح دسترسی‌ ذخیره‌سازهای مبتنی بر میزان تأخیر اندک در شفاف نمودن خط موجود در فیمابین دستگاه‌های ذخیره‌سازی اطلاعات و حافظه تأثیرگذار می‌باشند. رویه‌های سنجش مبتنی بر فرآیند عمق صف در جهت اندازه‌گیری کارایی حافظه‌های جامد دیگر از کارایی برخوردار نمی‌باشند، زیرا موقعیت رخداد بخش عظیمی از دوره زمانی ورودی و خروجی‌های موجود از سخت‌افزار ذخیره‌ساز به ساختار کلی سیستم انتقال پیدا کرده است، لذا حافظه‌های جامد باید به‌مانند ماژول‌های حافظه با برخورداری از پهنای باند (IOPS) مورد سنجش قرار گیرند. اعمال فرآیندهای پیجینگ به دستگاه‌های ذخیره‌ساز اکنون به‌عنوان یک استراتژی قابل اعتماد مطرح می‌باشند. هنگامی‌که یک صفحه 4 کیلوبایتی تنها 16 میکروثانیه تا دسترسی فاصله دارد، بسیاری از اپلیکیشن‌های مختلف می‌توان درایو جامد را به‌عنوان حافظه اصلی ثانویه مورد استفاده خود قرار دهند، بنابراین این دسته از درایوهای جامد پرسرعت نه تنها باید به‌مانند یک ماژول حافظه سنجیده شده، بلکه مورد استفاده نیز قرار گیرند.

مطالعات برنامه محور حاکی از آن می‌باشند که کارایی حافظه‌های جامد Optane کمپانی اینتل قابل دسترسی توسط برنامه‌های نرم‌افزاری می‌باشند. پایگاه داده RocksDB، بستری مهم جهت نگهداری پارامتر کلیدی-مقداری بهبود کارایی سه برابری را هنگام اجرا در قالب حافظه‌های مذکور از خود نشان می‌دهد. ابزار تحلیل و بررسی زمان حقیقی ACT نیز بهبود کارایی بیشتر از سه برابر را از خود به نمایش گذاشته است. در قالب هر دو ابزار اشاره شده،  میزان تأخیر کمتر و کارایی ایده‌آل‌تر در حالت تحت بار (کیفیت بهتر سیستم) مسئول مزیت‌های به ارمغان آورده شده می‌باشند. علاوه بر آن دروازه‌های موجود به سمت نوآوری‌های فراتر جهت استفاده از ویژگی مذکور به‌منظور دستیابی به توان عملیاتی بالا و فراهم آوردن کیفیت چشمگیر سیستم، عاملی که قابل دسترس توسط حافظه‌های جامد مبتنی بر تراشه‌های حافظه NAND نمی‌باشد اکنون گشوده شده‌اند.

هنگام استفاده به‌عنوان بستری جهت نگهداری فایل‌های پیجینگ، حافظه جامد Optane اینتل علاوه بر نمایش نتایج مشابه با کارایی نرم‌افزاری، مزیت بسیار کلیدی دیگری را نیز با خود به ارمغان می‌آورد: افزایش اندازه تنظیم داده. نتایج خروجی اثر فوق پیشتر برای ابزار Fatcache و یک اپلیکیشن تجزیه و تحلیل درون حافظه نشان داده شده‌اند. برای مثال اشاره شده، حافظه جامد و سیستم از سرعت بالایی برخوردار بوده و اپلیکیشن از مزیت‌های کاهش زمان اجرا و یا افزایش اندازه تنظیم داده نهایت استفاده را کسب می‌کند.

اگرچه اهمیت حافظه‌های جامد سریع در حوزه ذخیره‌سازی اطلاعات غیرقابل انکار محسوب می‌شود، اما درایوهای فوق نقطه پایان فناوری تلقی نمی‌شوند. بسترهای نرم‌افزاری سیستم‌عامل هم‌اکنون در حال کسب تغییرات و تکامل بیشتر جهت استفاده از مزیت‌های به ارمغان آورده شده توسط حافظه‌های ثابت بوده و توسعه بلوک لایه دسترسی مستقیم (DAX) در این موضوع سهم به‌سزایی را به خود اختصاص داده است. اپلیکیشن‌های نرم‌افزاری نیز با استفاده از کاربردهای زیرساخت سنتی فایل‌های سیستمی و همچنین دسترسی مستقیم به حافظه‌های جامد جهت بهره‌مندی از حداکثر منافع موجود می‌توانند بهره جویند. پیشرفت‌های انجام پذیرفته در حوزه حافظه‌های سریع در افزایش جذابیت معماری سیستم‌های گوناگون با بهره‌برداری از حداکثر فرصت‌های به ارمغان آورده شده در کارایی تقریباً بلادرنگ سیستم‌ها و حتی منافع بهتر و بزرگ‌تر برای حافظه‌های ماندگار بسیار مثمرالثمر واقع شده‌اند.

پست های مرتبط

دیدگاه خود را بنویسید