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基于英特尔® 傲腾™ 持久内存200系列的VMware VDI方案实践
英特尔® 傲腾™ 持久内存是一款革命性的持久内存产品，补齐了DRAM与磁盘之间的需求缺口，重构内存/存储层次架构，集大容量、经济性和持久性于一身，帮助用户优化数据中心基础设施，满足大数据分析、数据库、云与虚拟化、分布式存储等多种应用场景需求。为了帮助用户通过傲腾持久内存来实现应用创新优化，助力企业业务系统实现性能突破，浪潮发布了基于英特尔® 傲腾™ 持久内存的多种场景方案，本方案是基于英特尔® 傲腾™ 持久内存200系列的VDI应用方案。
随着企业和用户适应随时随地工作的需求，远程办公已经改变了未来的工作模式。为适应当前的环境，许多企业已转向桌面和应用程序虚拟化为其员工提供远程工作解决方案，因为其支持从任何设备轻松访问企业应用程序和数据。VMware Horizon以跨私有云和公共云的灵活部署，可扩展对企业资源的安全访问，并且客户能够通过使用Horizon提供的各种部署选项快速做出响应等优势，被普遍应用。
挑战：平衡资源，降低成本
服务器的内存插槽数、内存条容量极大限制了内存容量的扩展。如果要进一步扩展内存容量，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、供电成本无疑也会显著增加。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新增内存扩展方式专为打破服务器内存容量限制而优化，补齐了DRAM内存与磁盘之间的需求缺口，打造高性能、大容量的持久内存层，有助于更加高效地挖掘数据的潜在价值。
图1：英特尔® 傲腾™ 持久内存存储层
英特尔®傲腾™持久内存新一代产品200系列(Barlow Pass，即BPS)基于第三代英特尔®至强®可扩展处理器优化，容量有128GB、256GB和512GB三种。相对于上一代100系列产品，Ice Lake平台单颗CPU容量最大支持到4TB，内存频率提升至3200MT/Sec，单通道平均性能提升25%。
英特尔®傲腾™持久内存200系列具有两种工作模式：内存模式（MM）和App Direct 模式（AD）
内存模式，CPU内存控制器将所有英特尔®傲腾™持久内存200系列视为易失性系统内存（无数据持久性），以更低的成本提供更大的内存容量，无需更改应用，并且性能接近 DRAM。
App Direct模式，能够实现较大内存容量和数据持久性，支持持久内存编程，软件和应用能够直接与英特尔®傲腾™持久内存通信，降低了堆栈的复杂性，并充分利用缓存一致性的字节可寻址特性，将持久内存的使用扩展到本地节点之外；App Direct模式提供一致的低延迟，同时支持更大的数据集。
图2：英特尔®傲腾™持久内存工作模式
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。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。
方案验证：英特尔® 傲腾™ 内存性能显著
本方案验证了同容量下VMware Horizon使用英特尔® 傲腾™持久内存与传统DRAM内存的性能，验证英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展内存的可行性，通过使用英特尔® 傲腾™ 持久内存来提升资源利用率，更好的降低企业虚拟化的成本。
在实际测试中，浪潮将英特尔® 傲腾™ 持久内存设置为内存模式，并依据以下硬件配置来搭建了测试对比环境（表1）。测试使用同一台服务器，分别测试DRAM内存和傲腾™持久内存。
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配置项 |
BPS（180VMs） |
DRAM（180VMs） |
测试配置 |
CPU |
2*Intel(R) Xeon(R)Gold 6242 CPU |
|
Memory |
16*16G DDR4 |
32*32G DDR4 |
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Barlow Pass |
1T（8*128G）MM |
N/A |
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Disk Drive |
6TB Intel SSD S4510 |
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表1：BPS vs DRAM测试配置对比表
本次使用Viewplanner工具测试了Horizon标准用例下的性能，来验证英特尔® 傲腾™ 持久内存应用于VMware VDI的可行性，以应用、cpu、磁盘延迟时间长短作为性能评测指标（表2）。
功能项 |
配置 |
Guest Operating System |
Microsoft Windows 10 Enterprise |
VMs |
180 |
Number of vCPU Cores |
4 |
Memory Capacity |
16 GB |
Applications Installed |
Microsoft Office Professional Plus 2013 Google Chrome 81.0.4044.138 Adobe Acrobat PDF Reader 20.006.20042 Windows Media Player—720p Local Video WorkLoad：vp_Adobe, vp_Chrome, vp_msExcel, vp_msOutlook, vp_msPowerPoint,vp_msWord, vp_ChromeWebAlbum, vp_winMediaPlayer |
表2：性能评测指标说明表
从测试结果可以看出，在标准测试用例下，英特尔® 傲腾™ 持久内存的CPU、I/O、应用延时与DRAM基本相当，都满足VDI性能要求。（表3、图3）。
Test Case (DRAM vs PMem) |
Operation Ratio (Ratio of actual / expected operations) |
VDI Latency QOS Performance Indicators (CPU < 1 sec / I/O < 6 s) |
DRAM（180VMs） |
1 |
0.504/ 3.0193 |
PMem（180VMs） |
1 |
0.5099/ 3.0654 |
表3：BPS vs DRAM性能对比表
图3：BPS vs DRAM性能对比图
可见英特尔® 傲腾™ 持久内存可以满足VMware VDI的性能需求。
在VMware VDI测试场景下，英特尔® 傲腾™ 持久内存表现了优秀的稳定性和性能，提供了高性价比的内存扩展方案，满足VMware VDI性能需求的前提下，显著降低了内存成本。
