Persistent Memory یا PMEM در VMware vSphere 6.7 معرفی شده است. Persistent Memory یک نوع جدید حافظه غیر قرار یا non-volatile memory گپ performance بین RAM و Flash/SSD را پوشش می دهد. اما آیا PMEM واقعا به این سرعت است؟ در این مقاله، نگاه دقیق‌تری به persistent memory و performance آن خواهیم داشت.

تفاوت بین PMEM و انواع دیگر حافظه چیست؟

3 نکته کلیدی در مورد استفاده از PMEM وجود دارد:
Latency و bandwidth آن نزدیک به DRAM است. به عبارت دیگر، PMEM تقریباً 100 برابر سریعتر از SSD است.
برای ذخیره و آپلود داده ها، CPU از دستورالعمل های standard byte-addressable استفاده می کند.
PMEM امکان جلوگیری از خراب شدن یا Corrupt شدن داده ها در زمان ریستارت شدن دستگاه یا خرابی غیرمنتظره را فراهم می کند.

شکل زیر همگرایی memory و storage را نشان می دهد. فناوری در بالای هرم دارای کمترین تأخیر است، بنابراین بالاترین performance را دارد. اکنون، به جایی که PMEM است نگاه کنید:


PMEM از نظر performance چیزی بین DRAM و Flash قرار دارد و این نقطه مشترک واقعی بین این دو فناوری است. فقط به مقایسه این سه فناوری در نمودار زیر نگاه کنید:


چنین ویژگی‌هایی همراه با توانایی جلوگیری از خراب شدن داده‌ها در صورت storage failure، دیسک‌های PMEM را به فضای ذخیره‌سازی انتخابی برای اجرای اپلیکیشن سنگین تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، PMEM به طور بالقوه می تواند برای نگهداری دیتابیس ها با load بالا، محاسبات real-time و غیره استفاده شود.
در vSphere 6.7 از دو نوع دستگاه PMEM موجود در بازار پشتیبانی می کند:
NVDIMM–N توسط DELL EMC و HPE: دستگاه‌های DIMM که دارای هر دو ماژول NAND-flash و DRAM روی کارت واحد هستند. داده ها بین دو ماژول در طول فرآیند بوت، خاموش شدن یا هر رویداد قطعی برق منتقل می شود. چنین DIMM هایی دارای منبع تغذیه از مادربرد هستند(از باتری های جدایی که روی مادربرد قرار می گیرد برق آنها تامین می شود) تا از خراب شدن داده ها جلوگیری کنند. در حال حاضر، HPE و DELL EMC ماژول های 16 گیگابایتی NVDIMM-N را تولید می کنند.

Scalable PMEM توسط HPE: کارت هایی متشکل از HPE SmartMemory DIMM ها، Non-volatile Memory SSD ها(NVMe) و باتری هایی که امکان ایجاد NVDIMM های منطقی را فراهم می کنند. در این دستگاه ها داده ها بین DIMM و NVMe ها منتقل می شوند. فتاوری Scalable PMEM را می توان در دستگاه هایی با ظرفیت PMEM بالا استفاده کرد.

و آنچه که مهم است، مجازی سازی با PMEM تقریباً بر performance تأثیر نمی گذارد. این دستگاه ها تنها 3 درصد overhead مجازی سازی دارند.
اجازه دهید که عملکرد NVMe SSD، NVDIMM-N و سایر فناوری های ذخیره سازی را با هم مقایسه کنیم. لطفا به جدول زیر را مشاهده کنید:

افزودن دیسک های PMEM به VM ها در VMWare vSphere

نحوه ارائه PMEM به ماشین های مجازی VMware vSphere 6.7 را خواهیم دید:

vPMEMDisk:
vSphere، PMEM را به یک ماشین مجازی دقیقاً به مانند یک virtual SCSI device ارائه می دهد. نیازی به تغییر چیزی برای سیستم عامل مهمان یا اپلیکیشن ها نیست. به این ترتیب، vPMEMDisk امکان استفاده از PMEM را در سیستم عامل ها و اپلیکیشن های قدیمی فراهم می کند.

vPMEM:
vSphere، PMEM را به VM مانند دستگاه NVDIMM ارائه می دهد. اکثر سیستم‌عامل‌های مدرن (یعنی Windows Server 2016 و CentOS 7.4) دارای NVDIMM هستند و می‌توانند آن‌ها را به‌عنوان دستگاه‌های block یا byte-addressable device ارائه کنند. اپلیکیشن ها می توانند از طریق لایه فایل سیستم direct-access یا DAX به PMEM دسترسی داشته باشند یا بخشی از دستگاه را map کرده و از طریق دستورات byte-addressable ، direct access را به دست آورند. برای استفاده از vPMEM، نسخهVirtual Hardware باید 14 یا بالاتر باشد. در اینجا نحوه کار منطقی vPMEM و vPMEMDisk را می توانید مشاهده کنید.


برای بررسی اینکه آیا هاست VMware ESXi شما دارای دستگاه های PMEM روی برد است یا خیر، به تب Summary بروید و جزئیات hardware را بررسی کنید. اگر persistent memory ای وجود داشته باشد، در این بخش قابل مشاهده است.


در حین ایجاد ماشین مجازی، می توانید storage استاندارد یا PMEM را انتخاب کنید:


جلوتر، هنگام پیکربندی سخت افزار ماشین مجازی در تب Customize hardware ، می توانید پارامترهای دیسک PMEM را تنظیم کنید:


از طرف دیگر، می‌توانید یک دستگاه vPMEMDisk را در تنظیمات به ماشین مجازی اضافه کنید:


برای افزودن یک دیسک vPMEM، فقط یک storage منطقی NVDIMM جدید برای یک VM ایجاد کنید. برای این منظور، ظرفیت لازم برای دستگاه را در فیلد New NVDIMM مشخص کنید:


توجه داشته باشید که فقط یک دستگاه PMEM می تواند متعلق به یک هاست ESXi باشد. این دستگاه فقط می‌تواند NVDIMM storage و دیسک‌های VM ها را نگه دارد. به این ترتیب، شما نمی توانید هیچ فایل دیگری مانند vmx، log، iso و غیره را در آنجا ذخیره کنید. این datastore فقط به شما امکان می دهد اطلاعات مربوط به دستگاه ها را جستجو کنید. دستوری که به شما امکان می دهد اینکار را انجام دهید:

esxcli storage filesystem list

همچنین توجه داشته باشید که در حال حاضر دیتا استورهای PMEM به هیچ وجه در HTML5 vSphere Client نمایش داده نمی شوند. هنگامی که VM را با PMEM روشن می کنید، vSphere مقداری فضا در آن دستگاه ذخیره می کند. این فضا صرف نظر از وضعیت VM (روشن یا خاموش) برای PMEM محفوظ می ماند. شما می توانید با انتقال VM یا حذف آن، این رزرو را از بین ببرید.
صحبت از VM با migrate کردن دیسک های PMEM، این فرآیند به شدت به نوع دستگاه مورد استفاده توسط VM بستگی دارد. به طور کلی، برای migrate کردن VM ها با استفاده از دیسک های PMEM بین هاست های ESXi، هم از vMotion و هم Storage vMotion استفاده می شود. در دستگاه PMEM هاست هدف، باید فضای کافی برای ذخیره سازی PMEM ماشین مجازی وجود داشته باشد. در این مرحله، توجه داشته باشید که می‌توانید ماشین مجازی را با vPMEMDisk روی هاست بدون دستگاه‌های PMEM منتقل کنید، اما نمی‌توانید این کار را با VM های با vPMEM انجام دهید.
VMware DRS و DPM به طور کامل از PMEM پشتیبانی می کنند. با این حال، مکانیسم عملکردی DRS به گونه ایست که از migrate کردن یک ماشین مجازی دارای PMEM به هاست بدون دستگاه PMEM جلوگیری می کند.

Performance دستگاه های PMEM چگونه است؟

سرعت PMEM را در این شکل می توانید مشاهده کنید. VMware اخیراً PMEM را با معیارهای متعدد آزمایش کرده است. نتایج مطالعه در فایل Persistent Memory Performance on vSphere 6.7 – Performance Study در دسترس است. در اینجا چند طرح از آن گزارش آمده است.

Latency

Guest OS از طریق direct access می تواند با PMEM کار کند.

throughput

اطلاعات کامل تر را در مطالعه انجام شده vmware که بالاتر لینک آن را قرار دادیم، می توانید مطالعه کنید.