Intel Optane DC Persistent Memory Module-1

출처 : https://www.storagereview.com/news/intel-optane-dc-persistent-memory-module-pmm

Intel Optane DC Persistent Memory Module (PMM)

 

개요

 

 

  Intel Optane DC PMM은 기존의 DRAM보다 훨씬 높은 용량을 제공한다. 128GB, 256GB 및 512GB로 제공되며 일반적으로 4~32GB 범위에서 제공되는 DRAM 보다 훨씬 크다. PMM은 DRAM과 동일한 Channel에 있으며 각 채널의 CPU에 가장 가까운 슬롯에 설치해야한다. 

각 CPU는 최대 6개의 메모리 모듈을 지원할 수있다. 2개의 CPU로 구성된 NUMA 시스템에서는 시스템당 12개의 메모리 모듈 또는 총 PMEM 6TB를 지원할 수 있다. 

Intel Optane DC PMM은 DDR-T Protocol을 사용한다. 이는 비동기 Command/Data Timing을 허용한다. Module Controller는 Request/Grant 체계를 사용하여 Host Controller와 통신한다. Data Bus 방향 및 타이밍은 Host에 의해 제어된다. Request당 명령 패킷이 Host에서 Module Controller로 전송된다. 필요한 경우 Module Controller에서 Transaction을 re-order 할 수 있다. Module은 DDR와 유사한 64B Cache Line Access Granularity를 사용한다.

 

하드웨어 관점에서는 아래와 같은 핵심 구성요소가 있는 시스템이다.

  Power Mangement Integrated Circuit(PMIC)는 Media and Cotroller를 위한 모든 Rails을 생성한다.

  SPI Flash는 Module의 Firmware를 저장한다.

  Intel Optane Media는 Data, ECC, Spare를 위해 11개의 병렬 Device로 구성된 Storage를 구성한다.

  High bit rate signal integrity을 위한 DQ 버퍼

  AIT DRAM은 Address indirection table을 보유한다.

  Energy Store Caps는 정전시 모든 Module Qeue를 Flush한다.

  모든 PMM의 중심에는 데이터 전송과 보드의 하위 구성 요소 관리를 처리하는 Intel Optane DC PMM Controller가 존재한다.

 

Intel Optane DC PMM은 다른 Storage와 마찬가지로 PBW(Petabyte Written)으로 내구성을 측정한다. PBW는 연간 365일 24/7 동안 Target power에서 최대 Bandwidth를 가정한 5년 동안 수명을 추정한다. 

 PBW : Storage에 Write 할 수 있는 최대치 PB 크기

 

Intel Optane DC PMM Operating Modes

  Server에서의 PMM은 Memory Mode, App Direct Mode를 포함하는 다양한 Operating Mode를 구성할 수있다. 

 

Optane DC Persistent Memory - Memory Mode 

  Memory Mode에서 PMM은 DRAM과 매우 유사하게 사용된다. 특정 SW나 Application의 변경이 필요하지 않다. PMM은 DRAM을 모방하여 Data를 "Volatile"으로 유지하지만 Volatile key는 전원을 껐다 켤 때 마다 지워진다. 해당 모드에서 PMM은 DRAM의 Extension으로 사용되며 Host Memory Controller에 의헤 관리된다. DRAM에 대한 PMM의 비율은 설정되어 있지 않으며 Application의 요구에 따라 달라 질수 있다. Latency Profile 측면에서 DRAM Cache(near memory)에 Hit되는 모든 항목은 100 nanosecond 미만의 Latency를 제공한다. DRAM Cache에 Miss 되는 항목은 microsecond 미만의 Latency를 제공하는 PMM(far memory)에서 제공한다.

Optane DC Persistent Memory – App Direct Mode

  Optane DC PMM에는 App Direct Mode도 있다. 이 모드에는 특정한 PMM 인식 SW / Application이 필요하다. 이 모드는 PMM을 "Non-volatile"으로 사용하지만 여전히 메모리와 유사한 Byte Address 지정이 가능하다.. 앱 다이렉트 모드에서 PMM는 캐시 일관성을 유지하고 DMA 및 RDMA를 수행하는 기능을 제공한다..

 App Direct를 통해 PMM을 Storage로 구성하는 기능도 있다. 여기에서 PMM은 기존 Read/Write Command를 사용해 SSD와 같은 방식으로 Block에서 작동한다. 이는 기존 File System에서 작동하고 블록 수준에서 Atomic을 제공하며 Block 크기를 구성할 수 있다.(4K, 512B). App Direct를 통해 Storage를 사용하려면 사용자는 NVDIMM Driver가 필요하다. 이 모드를 사용하면 기존 엔터프라이즈급 SSD보다 용량 확장과 더 나은 성능, 더 낮은 Latency 및 더 높은 내구성이 가능하다.

 

Benefits of Intel Optane DC Persistent Memory

  인텔 Optane DC PMM은 최종 사용자에게 다양한 이점을 제공한다. 첫째, 모듈은 훨씬 더 비용 효율적인 방식으로 서버의 DRAM Footprint를 효과적으로 확장하는 방법을 제공한다. Nanosecond Latency DRAM이 제공하는만큼 짧은 Latency가 필요하지 않을 수있는 워크로드의 경우 DRAM이 적고 Optane DC PMM를 더 많이 사용하여 서버를 구축하도록 선택할 수 있다.

 이름에서 알 수 있듯이 PMM은 영구적이다. 즉, PMM은 데이터로 새로 고칠 필요가 없으므로 서버가 더 빨리 재부팅된다. 이는 Memory resident databases와 관련하여 매우 중요하다.

  Intel Optane DC PMM은 또한 온 모듈 암호화를 제공하여 최초의 하드웨어 암호화 메모리가되었다. 모듈은 256 Bit AES-XTP 암호화 엔진을 사용하여 저장 데이터 보호를 사용한다. 메모리 모드에서 DRAM 캐시의 데이터가 손실되면 암호화 키가 손실되고 부팅 할 때마다 다시 생성한다. App Direct Mode에서 영구 미디어는 Intel Optane DC 컨트롤러에서만 액세스 할 수있는 모듈의 보안 메타 데이터 영역에 저장된 키를 사용하여 암호화된다. Intel Optane DC PMM은 정전시 잠겨 있으며 잠금을 해제하려면 암호가 필요합니다.