Estos nuevos ámbitos y aplicativos de análisis de datos, con su empleo intensivo de memoria, no hacen sino poner más presión sobre esta tecnología y los costes de propiedad.
La contestación a este este nuevo reto semeja estar en un nuevo medio de almacenamiento no-volátil, que tenga peculiaridades de rendimiento próximo al de la memoria RAM (ultra baja latencia y enorme ancho de banda), que esté conectado al colectivo de memoria para hacer más simple su asimilación tecnológica, y que no tenga los inconvenientes de escalabilidad ni costes de la memoria primordial.
A este nuevo medio de almacenaje no-volátil, cuyo enfoque inicial es el de completar el vacío tecnológico que existe entre la DRAM y el flash NAND, es conocido como Storage Class Memory o SCM (o aun PMEM) y, como hemos visto en precedentes posts, la tecnología NVMe es un habilitador importante.
Para comprender mejor el posicionamiento de esta tecnología he elaborado la próxima pirámide:
En la actualidad, los dos principales modelos SCM comerciales son el Optane de Intel (apoyado en tecnología tres dimensiones XPoint) y el Z-SSD de Samsung (apoyado en tecnología Z-NAND, que parece tratarse de V-NAND SLC con un FPGA particularmente desarrollado). La latencia de estas tecnologías es unas 10 ocasiones menor que la de los actuales SSDs NVMe; Intel señala que su tres dimensiones XPoint tiene una latencia de unos 10μs y la de Z-NAND de Samsung tiene un tiempo de respuesta de unos 20μs.
Asimismo hay otros desarrolladores que están trabajando en SCM y tienen implementaciones comerciales como los NVDIMMs (basados en memoria DRAM con una batería de respaldo para sostener la persistencia y un pequeño chip flash para el flush instantáneo de los datos volátiles a medio persistente), Tu operador aun otros están desarrollando otras tecnologías SCM, algunas fundamentadas en RAM magneto-resistiva (MRAM), otras en RAM resistiva (ReRAM o RRAM) como el Memristor, o aun otras en RAM por nanotubos de carbono (la NRAM de Nantero).
Virtudes, costos y usos recientes
Además de las evidentes virtudes en escalabilidad de capacidad y bajos tiempos de respuesta de las tecnologías SCM, hay otro punto muy importante.El ingreso a nivel de byte es otra de las diferencias fundamentales con la tecnología flash NAND, ya que en vez de efectuar operaciones a nivel de bloque o de página como con los SSDs actuales, con SCM la capa de programa puede acceder directamente a nivel de byte en el SCM lo que suprime la necesidad de eliminar un bloque entero para poder reprogramarlo acelerando la Tu operador/ azarosa y haciéndola más eficiente, y mejorando radicalmente el nivelado de las escrituras (wear-leveling). Y sucede que, independientemente de las diferencias entre las diferentes tecnologías SCM recientes, todas y cada una comparten exactamente la misma aproximación: se fundamentan un mecanismo de bloqueo rápido que permite el ingreso a nivel de byte y en el protocolo NVMe.
En la actualidad, Windows 2016 aguanta SCM (de momento NVDIMMs) para, por servirnos de un ejemplo, almacenar los archivos de log transaccionales de SQL Server (y dejar los archivos de los datafiles en almacenaje convencional, por poner un ejemplo, en SSD).
Otra de las ventajas de SCM es que, al poder ser usada como memoria persistente de acceso rapidísimo con latencias de nanosegundo, el S.O. que esté desarrollado y soporte esta tecnología podrá favorecerse de eliminar cambios de contexto y presenciar una destacable optimización en su rendimiento: un S.O. multi-tarea utiliza el cambio de contexto para conmutar entre procesos a medida que uno está en espera de Tu operador/ por almacenaje, pero si se desplaza suficiente memoria persistente a una capa sobre el almacenaje (a una cubierta conectada al autobús de memoria, que esté a su nivel y con latencias de nanosegundos) se podrían eliminar muchos de los cambios de contexto que hoy en dia son necesarios cuando el dato tiene que ir de memoria primordial no persistente a memoria secundaria persistente (alguien ha dicho en algún momento que la mejor situación de I/O es cuando no hay I/O). Hyper-V y VMware asimismo proponen ahora soporte para SCM en forma de NVDIMMs, aun hay un artículo atrayente comparando el rendimiento frente a SSDs NVMe en vSphere 6.7 aquí.
El coste de esta tecnología es, hoy día, bastante alto (algo similar a lo que experimentó la tecnología flash NAND empresarial cuando apareció y se la comparaba con el disco rotacional). El coste estimado es de, aproximadamente, unos 4 $/GB, engañes que los SSDs NVMe de última generación están ya por debajo de los 2 $/GB y los SSDs SAS/SATA empresariales por debajo de 1$/GB. Otro de los principales inconvenientes es, aparte del coste, la desidad o las capacidades recientes de los gadgets SCM: los NVDIMMs mas grandes son de 32GB y las capacidades de Optane o Z-NAND no superan los 1.5TB.
De momento este nivel de almacenaje se está utilizando como almacenaje persistente de altísimo rendimiento para aplicaciones y ámbitos bastante concretos y exigentes, generalmente como almacenaje en caché y tiering para apps. Dentro de poco, en el momento en que se extienda el soporte por la parte de los S.O. pilas de aplicación y las diferentes tecnologías, lo vamos a poder utilizar para ampliar la memoria de los servidores haciendo un tiering de memoria interna automatizada entre DRAM y SCM (por servirnos de un ejemplo, en la actualidad ya hay una librería open source para la tecnología SCM y un modelo de programación definido por la SNIA: la NVML, que últimamente ha sido reemplazada por el PMDK libre para Linux, FreeBSD y Windows).