数据中心领域正在涌现一类新的内存技术。帮助自己了解新兴的技术，同时考虑可用的工具。

随着高性能计算和大数据应用在企业数据中心领域成为核心，存储技术已经成为适应不断变化的需求的一种方式。软件定义的内存和持久性内存技术提供了更高的性能和速度，使IT能够满足高性能计算的需求。然而，许多这类新的存储技术并不适用于即插即用的方法，并且需要对软件进行更改。在您接触这些新兴技术之前，先了解如何能够以最优方式使用它们。

了解持久性内存

随着CPU性能稳定增长，存储性能保持平稳，持久性内存旨在缩小在数据中心领域的差距。持久性内存是技术上持久的存储器，由于延迟较低，所以可以用作内存。从编程的角度来看，它看起来像一个字节寻址介质。它还使用加载/存储进行数据访问，以取代原有的读/写方式，还具有可预测的延迟。

有时采用非易失性双列直插式存储器模块（nonvolatile dual in-line memory module，NVDIMM）充当持久性存储器和块存储器。共有三种类型的NVDIMM。其中NVDIMM-N是带有板载闪存的内存映射动态RAM（Dynamic RAM），NVDIMM-F是内存映射闪存，NVDIMM-P组合了内存映射DRAM和内存映射闪存。但要充分利用这些持久性内存技术的优势，要确保您的软件兼容。应用程序使用块存储来保存数据，因此您必须修改应用程序或在持久内存和应用程序之间使用文件系统。

大约在2019年之前，持久性内存可能不会被广泛采用。Linux和Windows Server 2016都对这项技术有很好的支持，但是在大多数企业采取措施进入持久内存市场之前，NVDIMM的成本将需要得到有效控制。

软件定义的基础设施向内存的扩展

在持久性内存应用完成后，下一个逻辑步骤就是用它来补充其他持久性存储，而软件定义的内存则在这一过程中起到作用。软件定义的内存使用软件工具在不同的物理设备之间移动数据，从而将内存和存储作为服务进行处理。借助软件支持的DRAM，它增加了新的内存层次，允许用户灵活划分总内存，并向主机系统提供集群网络上一组可用的服务。目前这仍是一项全新的概念，用于软件定义的内存开发软件来自诸如Intel和Diablo Technologies等厂商提供的硬件相关联。然而，随着技术的深入，大多数代码应该在来自不同厂商的硬件组合环境上运行。

软件定义的内存可以通过压缩、复制以及加密等数据服务来改进性能。举例来说，压缩可以将持久性NVDIMM的空间增加五倍，并降低将其传输到内存的时间。软件定义内存的性能很大程度上依赖于供应商将开发的数据服务工具。

使用工具优化软件定义的内存

在未来，为软件定义的存储器技术（如NVDIMM）优化存储和内存基础设施将是非常重要的。例如，某些服务器可能具有500 GB的RAM以及10 TB的NVDIMM映射到内存地址。操作系统驱动程序识别NVDIMM空间并将其从内存池中提交，从而防止操作系统干扰持久性数据并使数据在断电期间能持续存在。

将基于软件的工具，例如持久性的RAMDISK（PRAMDISK），添加到驱动程序，该驱动程序将利用NVDIMM空间。PRAMDISK的实现非常简单，该工具可以提高存储空间的性能，远远超过外围组件互连Express固态驱动器（SSD）。为了进一步优化性能，请使用一条指令进行性能调试，以优化从PRAMDISK到DRAM的传输。缓存工具可以扩展内存，将500 GB扩展到大约4 TB。现场可编程门阵列（Field-programmable gate array）协助处理器可以压缩数据，并将NVDIMM的有效空间加倍。

新的服务器内存类型适合高性能计算

软件定义的内存模型扩展到不同的内存结构，推动了混合内存立方体（HMC）等技术的发展。HMC通过将存储芯片堆叠到垂直组件中来创建具有串行存储器访问的3D阵列。服务器制造商可以将每个组件安装在靠近处理器的地方，这种近存储器设计比远存储器方法提供更高的性能。与双数据速率3存储器件相比，HMC提供更高的带宽、更少的能源使用和更小的物理空间。

HMC与另一种新兴的服务器内存类型——高带宽内存（HBM）存在竞争关系，后者是一类高性能接口，旨在通过内插器（interposer）将内存设备更靠近CPU或GPU。就像HMC那样，HBM模块具有更高的带宽，并且与传统的存储器技术相比其工作频率和功率更低。

供应商竞相创造最好的闪存替代品

尽管NVDIMM提供比持久性DRAM更快的数据访问和更高的系统性能，但它可能很难与3D XPoint相企及——后者是英特尔与美光之间协作完成的，既可以作为SSD也可以作为新一类NDVIMM。3D XPoint的SSD模型可与现有的服务器和存储轻松集成，但是还没有支持NVDIMM模型的合适编译器、链接加载器以及相关的操作系统。3D XPoint的NVDIMM版本只需要标准不稳定DRAM速度的20％，但是您的软件需要想适配的技术。要充分利用3D XPoint NVDIMM，您必须在编译器中拥有持久性存储器类，并在写入数据时保证原子性。

然而，3D XPoint在其光明前路之上遇到了一个问题：英特尔3D XPoint版本的内存控制器Optane并没有达到其性能指标的目标要求。它只能提供四倍的速度，而与此相对的Micron固态硬盘的速度提升了10倍。不过，三星和西部数据的SanDisk正在开发闪存替代产品，这将直接与3D XPoint形成竞争态势。