基于英特尔® 傲腾™ 持久内存100系列的Ignite方案实践

　　英特尔® 傲腾™ 持久内存是Intel在2019年发布的一款革命性的产品，英特尔® 傲腾™ 持久内存是一种全新的内存类型，其架构设计旨在从数据中心中汲取更多价值，重构数据中心内存/存储层次结构。不同于传统的DRAM，英特尔® 傲腾™ 持久内存集大容量、经济性和持久性于一身，能够支持数据中心多个应用场景。浪潮基于英特尔® 傲腾™ 持久内存做了大量的应用场景解决方案，覆盖大数据分析、数据库、云与虚拟化、分布式存储等应用场景。为了帮助用户通过更加灵活的架构来实现创新型的应用，助力企业实现性能突破，浪潮发布了基于英特尔® 傲腾™ 持久内存技术的Ignite应用方案。

　　Ignite是一个以内存为中心的分布式数据库、缓存和处理平台，可以在PB级数据中，以内存级的速度进行事务性、分析性以及流式负载的处理。但伴随着数据量爆发式增长，Ignite需要的内存也急剧增加，因此浪潮将英特尔® 傲腾™ 持久内存应用到Ignite，不仅大幅提升了数据吞吐性能、降低了延迟，而且实现了更高的成本效益。

　　在大数据时代，业务存储和访问的数据量是超大规模的，而随之而来的还有业务对IOPS、延迟等存储性能更苛刻的需求，此时传统的关系数据库已经很难存储和管理这些数据，Ignite也就应运而生。Ignite的核心定位是一个分布式的内存缓存解决方案，通过将数据保存在内存中，提供比传统的基于磁盘的方案更快的性能，然后在分布式缓存的基础上，一方面通过标准SQL功能的引入，向分布式内存数据库的方向发展，一方面引入了内存计算、流数据处理、机器学习等功能。目前，很多公司已引入Ignite，为已有业务提供加速服务，而不用颠覆已有的架构。

　　Ignite的强劲性能很大程度上是由于其将所有数据都存储在内存中，而内存容量受限于硬件服务器，每一台服务器的内存插槽数量、支持内存容量等极大的限制了内存容量扩展，在内存容量增长到一定程度后就会出现瓶颈。如果要进一步对于内存容量进行扩展，传统的解决方案一般有两种方式：一是使用大容量的内存条，二是扩展服务器节点数量。

　　但是，这两种方法都不具备良好的成本效益。对于前者来说，价格随容量的提升成指数级增长，会带来很高的成本压力；对于后者来说，扩展服务器节点固然能够提升内存池的容量，但这样资源不是按需扩展，同时这些服务器的采购、空间占用、运维、供电无疑也会显著增加成本。我们需要更经济的方式来扩展内存容量以创建更多的虚拟机，提升单台服务器的资源利用率。

　　英特尔® 傲腾™ 持久内存创新性解决方案提供了行业领先的高吞吐率、低延时、高服务质量和超高的耐用性，新增内存扩展专为打破服务器内存容量限制而优化。英特尔® 傲腾™ 持久内存提供接近内存的延迟，扩展系统内存至6T（不包括系统自身内存）。英特尔® 傲腾™ 持久内存可对应用进行加速，支持快速缓存和快速存储，提高每台服务器的可扩展性，并降低敏感性工作负载的交易成本。此外，英特尔® 傲腾™ 持久内存支持数据中心部署更大、更经济的数据集，在大型内存池中获得新的洞察。

　　本方案使用英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展内存容量，解决服务器内存不足的问题，可以显著降低企业TCO。英特尔® 傲腾™ 持久内存有内存模式、应用直接访问模式（持久内存）两种模式。本次测试采用内存模式 ，内存模式具有容量大、成本低、易用性等特点。设备即插即用，不需要客户业务系统做任何修改。

　　

　　图1

　　方案验证：英特尔® 傲腾™持久内存性能优势显著

　　为测试英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展解决方案在Ignite下的性能表现，浪潮在成本相同的条件下，分别测试基于英特尔® 傲腾™ 持久内存和传统DRAM 内存两种配置下的性能对比。

　　在实际测试中，浪潮将英特尔® 傲腾™ 持久内存设置为内存运行模式，并依据以下硬件配置来搭建了测试对比方案（测试配置如表1）。测试使用3台服务器，一台服务器作为ignite实例，两台作为压力机。

　　

　　表1

　　本次测试分别评测了Ignite在900G数据下的DRAM和PMem的随机读写性能。

　　浪潮分别测试了100%读和90%读的平均吞吐率（测试结果如图2），以及平均延迟（测试结果如图3）。可以看出，同成本下， PMem比DRAM在吞吐量方面提升了81.3%，延迟方面降低45.4%。

　　

　　图2

　　

　　图3

　　同时，在测试过程中，浪潮使用了英特尔VTune™性能分析器对Ignite进行了性能检测，分析可以看出DRAM由于内存不足出现大量的Page Faults（图4），而PMem并没有出现这种现象（图5）。

　　

　　图4

　　

　　图5

　　可见英特尔® 傲腾™ 持久内存为Ignite带来了大容量的内存扩展和性能提升，可以满足其大内存需求。

　　效果：大幅改善 Ignite性能与成本表现

　　从测试结果可以看出，同成本条件下，英特尔® 傲腾™ 持久内存可以为Ignite提供比纯DRAM内存多达83%的性能提升，具有非常可观的TCO。因此使用英特尔® 傲腾™ 持久内存将带来更多的成本节约。