Что такое интел оптан

Что такое пользовательский Intel® Optane™ памяти и систем хранения данных?

Тип материала Информация о продукции и документация

Идентификатор статьи 000030046

Последняя редакция 14.06.2021

Приложение или пользовательский Intel® Optane™ Memory and Storage Management является приложением Microsoft Store*. Она предоставляет пользователям возможности мониторинга и управления для Intel® Rapid Storage Technology (Intel® RST) подсистемы хранения данных. Она также обеспечивает поддержку всех функций Intel® Optane™ памяти и RAID. Получите приложение Intel® Optane™ Memory and Storage Management.

Для управления приложениями Intel® Optane™ памяти система должна быть правильно сконфигурирована. Если вы не уверены, что это уже сделано, рекомендуется следовать процедуре, описанной в руководстве по установке и руководстве пользователя.

Обзор

Приложение организуется на пять основных областей с помощью кнопки навигации на левой стороне, как показано на изображениях ниже:

Предоставляет графический обзор текущего состояния подсистемы хранения компьютера. Он будет отображать только те элементы, которые находятся под Intel® RST драйвером. На экране отображается следующее:

Вы можете нажать на каждый из перечисленных выше объектов для отображения более подробной информации и действий, связанных с каждым пунктом.

Позволяет пользователю создавать тома RAID (не относящиеся к Intel® Optane™ памяти). В зависимости от уровня RAID доступны следующие действия:

Intel® Optane™ памяти

Обеспечивает управление ускорением системы с Intel® Optane™ памяти. Использование этой части приложения для включения/отключения и ускорения с закреплением то же самое, что и в Руководстве по установке и использованию.

Производительности

Допускается включает/отключает управление питанием связи (LPM) устройств SATA (не относится к Intel® Optane™ памяти).

Параметры

Пользователь может использовать эту вкладку для изменения настроек оповещений Windows для приложения Intel® Optane™ Memory and Storage Management.

Источник

Что такое Intel Optane в SSD накопителях и для чего это нужно

Содержание

Содержание

Впервые появившись несколько лет назад, накопители Intel Optane до сих пор остаются неизвестными общей массе рядовых пользователей. Фактически они являются единственными накопителями, использующими не традиционную NAND-память, а память 3D XPoint. В чем же их исключительность? Разбираемся в этом материале.

Что такое 3D XPoint и в чем отличие от классической NAND-памяти

Технология NAND-памяти, по которой выпускают флэш-накопители и SSD-накопители с конца 80-х годов, по сути, не имела конкурентов эти годы. Постепенно «быстрые» накопители становились все дешевле и дешевле, а принципиально новых технологий не появлялось. Несколько лет назад компания Intel совместно с Micron представила новый тип памяти — энергонезависимую 3D XPoint. В чем же их отличие?

Работа NAND-памяти основывается на хранении данных в ячейках памяти, которые представляют собой транзисторы с плавающим затвором. Для записи на управляющий затвор ячейки подается напряжение, после чего электроны притягиваются вверх. А чтобы стереть данные из ячейки памяти, напряжение подается с противоположной стороны: управляющий затвор заземляется, а электроны направляются от плавающего затвора к каналу.

Из-за подачи напряжения перезапись со временем изнашивает структуру ячейки, что не лучшим образом сказывается на выносливости NAND-памяти. Также немаловажным фактором выступает количество бит хранимых в ячейке.

Главным отличием 3D XPoint от NAND-памяти является то, что к каждой ячейке 3D XPoint реализован индивидуальный доступ. Такой подход не требует управляющего контроллера, экономит энергию и значительно упрощает операции с ячейками. Различия имеются также в структуре массива ячеек. В 3D XPoint они реализованы в виде трехмерной решетчатой структуры. Ячейки находятся между проводниками, которые образовывают строки и столбцы.

Такая структура позволяет располагать ячейки в несколько слоев, что предполагает более плотную компоновку, нежели у NAND — в 8–10 раз. Ну и фактор, который нельзя обойти вниманием — после того как ячейка 3D XPoint получила некоторые данные, она продолжит хранить эти данные даже после отключения питания.

На практике это выглядит так: вечером вы поработали с проектами, Optane сохранил в кэш данные проекта, утром при первом включении ПК они загрузятся еще быстрее. Единственным ограничением выступает емкость накопителя, чем более сложные задачи вы решаете, тем больше места потребуется (для исключения перезаписи предыдущих данных в кэше), а с ним у Optane не все так просто. Далее этот нюанс будет рассмотрен подробнее.

Преимущества и недостатки технологии

Для современных NVME накопителей на NAND-памяти характерны очень высокие скорости чтения/записи при линейных операциях. Этот сценарий реализуется при большом количестве запросов одновременно. Но слабой стороной общей массы этих накопителей является работа с мелкоблочными файлами. Например, копирование множества файлов небольшого размера — изображений, музыки и заметок. При бытовых задачах этот нюанс выливается в мизерную разницу загрузки операционной системы, игр и стандартных программ, по сравнению с простым SATA SSD накопителем.

В свою очередь Intel Optane избавляет нас от этого явного недостатка. Он обладает высокой скоростью работы с мелкоблочкой и позволяет значительно сократить время загрузки операционной системы и программ, по сравнению с NAND-памятью. Фактически он был создан как отдельное устройство для кэша, значительно ускоряющее системы даже с обычными HDD-дисками. С этим связан его скромный объем, который может составлять смешные по нынешним меркам 16 ГБ.

Преимуществом Optane является легкая перезаписываемость данных, которые хранятся в ячейке. Переключение ячейки памяти из состояния логической единицы в нуль и в обратном направлении происходит напрямую. В то время как NAND-память требует для перезаписи нескольких стадий: воздействие высокого напряжения для стирания, для перезаписи той же ячейки нужно очистить ее заново. Optane позволяет это делать без дополнительных шагов и обладает высокой устойчивостью к перезаписи. К явным недостаткам этой технологии можно отнести цену. Она высокая. Очень высокая.

За стоимость устройства объемом 118 ГБ, можно легко приобрести накопитель NVME PCI-Ex4 с NAND-памятью объемом в 2 ТБ. Еще одним нюансом, не красящим Optane, является его несовместимость со старыми платформами. Если у платформы отсутствует поддержка технологии Optane, то устройство будет использоваться как обычный накопитель, теряя свои главные плюсы. А малый объем в этом случае, сведет на нет весь смысл покупки.

Сценарии использования и перспективы в будущем

Прежде чем приобретать Intel Optane стоит понять его главное назначение. Модели в формате M.2 с небольшим объемом — дополнение к вашей системе хранения в виде буферной памяти.

Приобретать Intel Optane 3D Xpoint как единственный накопитель нет смысла.

Конечно, вы можете приобрести его только для операционной системы и пары программ, но за нужный объем, в который влезут эти данные, придется выложить круглую сумму. Также можно встретить устройства с интерфейсом U.2 и в виде дискретных устройств, подключаемых к слоту PCI. Они высокопроизводительные, надежны и подойдут для установки ОС и софта. Но сфера их применения больше подходит к серверным задачам и узкоспециализированным рабочим задачам, нежели домашним.

Intel Optane в виде буферной памяти выступит отличным дополнением к HDD, которому требуется ускорение файлового хранилища без переустановки операционной системы. На него будут загружаться данные с HDD, к которым происходит частый доступ, что значительно повысит отзывчивость системы при сохранении объема для хранения файлов. В большой степени это касается ноутбуков, которые зачастую имеют слот под HDD и один свободный слот M.2. Связка Optane+SSD тоже не лишена смысла, если вы хотите ускорить выполнение определенных задач.

Перспективы этой технологии очень радужные. 3D Xpoint позволяет еще более плотно компоновать ячейки и явно не ограничена текущими характеристиками. Основным сдерживающим фактором пока остается цена.

Но многие помнят, что аналогичная история была при появлении первых NVME PCI-E накопителей, которые тоже поначалу стоили внушительно. Еще один фактор — монополизм Intel. Соперники хоть и работают над развитием этой технологии, но в продаже пока не встретить подобных Optane устройств. Так что Intel Optane по праву занимает свое исключительное место в разнообразной массе SSD-накопителей представленных на рынке.

Источник

Что такое Intel Optane? Часть 1. Optane Memory

Этим постом я хотел бы открыть небольшую серию статей, посвященных продуктам Intel Optane на базе технологии 3D XPoint. Мой беглый обзор русскоязычных источников показал, что хороших материалов по этому вопросу нет; кроме того, из комментариев к нашим анонсам я убедился, что существует глубокое непонимание того, зачем все это вообще нужно и почему реализовано именно таким образом.

Технология 3D XPoint

Начнем с краткой информации по самой технологии 3D XPoint (читается как «три-ди кросс-поинт»). Сразу прошу извинений — детальную информацию о технологии мы на данный момент не раскрываем. Кроме того, фокус обзоров будет именно на конечных продуктах, нежели чем на самой технологии.

Во-первых, хотя технология является совместной разработкой компаний Intel и Micron, реализация технологии в виде продуктов находится в раздельном ведении каждого из вендоров. Таким образом, всё, что я буду рассказывать о продуктах на базе 3D XPoint, имеет отношение только к продуктам Intel.

Во-вторых, 3D XPoint – это не NAND, это не NOR, это не DRAM, а совершенно другой зверь. Не раскрывая деталей физической реализации памяти, опишу ключевые характеристики, а также отличия 3D XPoint от NAND и от DRAM.

Intel Optane

На данный момент, официально анонсировано и выпущено на рынок 2 принципиально разных продукта: Intel Optane Memory – для клиентских моделей использования — и Intel® Optane SSD DC P4800X – для серверного использования. В данной статье мы подробнее разберем клиентский продукт, серверный же будет темой следующего обзора.

Итак, Intel Optane Memory. Первое, что стоит понять об этом продукте – несмотря на название, это не DRAM, а NVMe SSD в форм-факторе M.2 2280-S3-B-M.
Вид сверху – под наклейкой 1 чип 3D XPoint (это версия 16ГБ, на 32ГБ расположены 2 чипа 3D XPoint – площадки под второй чип видны):

Модуль односторонний, так что обратная сторона пустая:

Устройство соответствует спецификации NVM Express 1.1. На данный момент на рынок выпущены емкости 16ГБ (используется один чип памяти 3D XPoint емкостью 16ГБ) и 32ГБ (используются два чипа памяти 3D XPoint емкостью 16ГБ каждый). Из интересных деталей дизайна:

Тест производительности

Теперь о производительности

(производительность версии 32ГБ выше из-за того, что используются 2 чипа памяти 3D XPoint против одного чипа у версии 16ГБ)

Казалось бы, производительность в плане пропускной способности и IOPS не впечатляет – однако, собака зарыта совсем не тут. Вся штука в том, что эти данные производительности замерялись при глубине очереди (queue depth) равной 4 – в отличие от прочих SSD, которые обычно замеряются с глубиной очереди 32 и выше. Именно на неглубоких очередях более всего заметно превосходство Optane. Для наглядности, вот график производительности разных типов устройств на разной глубине очереди*:

При этом, как показывают наши внутренние тесты, подавляющее большинство задач, с которыми сталкивается обычный пользователь дома или в офисе, имеют глубину очереди от 1 до 4 (более подробно – см. ниже), а спецификации SSD пишутся с использованием нагрузок с глубиной очереди 32 (для SATA) и более (для NVMe). Разница весьма наглядна.

Однако, Intel не позиционирует использование Optane Memory в качестве обычного SSD по понятным причинам – емкости устройств не хватит для пользовательских задач (за исключением некоторых интересных вариантов, как, например, небольшой, но быстрый и надежный загрузочный накопитель для Linux, или scratch disk для Adobe Photoshop, или небольшой, но быстрый кэш вместе с Intel Cache Acceleration Software, или интересное решение, описанное вот тут). Вся сила маркетингового аппарата Intel направлена на продвижение новой технологии ускорения (грубо говоря – кэширования, но это не совсем точное определение) медленного SATA-накопителя (будь то жесткий диск, твердотельный накопитель или даже некоторые гибридные модели) быстрым модулем Optane Memory.

Эта модель использования накладывает ограничения на поддерживаемые железо и ОС:

И да, Intel провел громадную работу с производителями плат – все платы, которые поддерживают Optane Memory, имеют на коробке вот такой шильдик:

Принцип работы

Также немного поговорим о том, как это все работает.

Во-первых, в момент активации Optane Memory, RST драйвер перенесет файлы, необходимые для загрузки ОС, а также файловую таблицу на быстрый Optane Memory накопитель. Ключевое здесь – именно перенесет, а не скопирует. Механика работы RST драйвера такова, что не все данные, лежащие в кэше на быстром устройстве, будут в обязательном порядке скопированы на медленное устройство. Это увеличивает общее быстродействие системы и, кроме того, решает проблему синхронизации данных. Однако, как можно понять, физический сбой Optane Memory с большой вероятностью приведет к потере доступа к данным на SATA-диске. Из-за того, что перенос данных происходит сразу в момент активации Optane Memory, уже первая же загрузка системы будет быстрее, чем до Optane Memory (особенно это заметно, если ускорялся жесткий диск, нежели чем SATA SSD – однако, и в последнем случае стоит ожидать увеличения производительности системы хранения).

Во-вторых, во время работы системы RST драйвер будет непрерывно производить кэширование. И здесь существует одно важное различие между модулями Optane Memory разной емкости – на устройстве емкостью 16ГБ поддерживается только кэширование на уровне блоков, на устройстве емкостью 32ГБ – кэширование на уровне блоков и кжширование на уровне файлов (оба работают одновременно). В случае блочного кэширования, решение о кэшировании того или иного блока происходит мгновенно в момент запроса на ввод-вывод. В случае файлового кэширования, драйвер мониторит частоту доступа к файлам и кладет все это в специальную таблицу, которую затем (в момент простоя системы или по расписанию пользователя) использует для определения того, какие файлы остаются в кэше, какие удаляются, а какие добавляются.

Оба вида кэширования используют довольно умные, на мой взгляд, алгоритмы принятия решения о кэшировании – глубоко описывать я их здесь не могу, но для общего понимания отмечу, что, например, не кэшируются видеофайлы (да, драйвер смотрит на расширение файла), в расчет принимается размер файла, определяется вид нагрузки – предпочтение в кэшировании отдается случайному доступу нежели чем последовательному, что имеет смысл в силу крайне медленной работы жестких дисков на операциях случайного доступа, и т.п. В интернетах я встречал некоторые негативные комментарии на тему того, что «кэш моментально забьется данными», «емкости 16ГБ ни на что не хватит» и тому подобное – как правило, это отзывы от людей, которые никогда не тестировали Optane Memory. Я еще не слышал негативных отзывов о производительности такого решения ни от кого из наших партнеров, с которыми работаю.

Несколько очень важных моментов.

Зачем это нужно

Теперь пришло время подробнее поговорить про то, зачем все это вообще нужно. Начнем с более детального анализа нагрузок, которые испытывают системы обычных пользователей ПК. Еще до окончания разработки продукта Optane Memory, в рамках Intel Product Improvement Program мои коллеги провели исследование на предмет того, что обычные пользователи делают с компьютером дома и на работе. Результаты – количество действий разных типов, производимых пользователями (усредненные данные на 1 день пользования ПК):

Все эти события тесно связаны с производительностью системного диска, причем, как правило, они требуют случайного доступа к данным, с чем жесткие диски справляются крайне плохо. Таким образом, использование Optane Memory может значительно ускорить исполнение каждого из указанных выше действий.

Однако, спросите вы зачем мне покупать Optane Memory для ускорения жесткого диска, если я могу за те же деньги купить SATA SSD емкостью 128ГБ, положить на него ОС и ключевые приложения, а для прочих данных просто использовать жесткий диск? Здесь, с одной стороны, вопрос удобства – если вы имеете хоть какие-то базовые навыки, чтобы уметь выбирать, куда установить ОС/приложения (подозреваю, что все читатели GT попадают в эту категорию, однако, могу вас уверить, что, например, мои родители, как и большинство пользователей ПК, на это не способны), и при этом не будете лениться делать это каждого приложения (особенно проблематично для игр – при нынешних требованиях к дисковому пространству, 128ГБ забьются под ОС и 1-2 игры), то с этой точки зрения гибридная конфигурация SSD+HDD может быть для вас удобнее.

Однако, имейте в виду, что с Optane Memory никакого ручного переноса данных не требуется – как только вы перестаете пользоваться одним приложением и начинаете активнее пользоваться другим, необходимые данные буду довольно быстро добавлены в кэш. С другой стороны, вспомним график, который я привел выше – производительность в зависимости от глубины очереди. На небольших очередях задержки доступа к данным на Optane Memory гораздо ниже по сравнению с SATA SSD. Внутри Intel мы замерили, какая глубина очереди используется различными приложениями – вот результаты:

Глубина очереди при использовании приложений:

Глубина очереди при запуске приложений:

Распределение глубины очереди в течение типичного рабочего дня корпоративного пользователя (замерено на сотрудниках Intel, занимающих разные должности в компании):

Таким образом, распределение глубины очереди разных пользовательских нагрузок:

И мы уже видели, насколько лучше Optane Memory справляется в работой на неглубоких очередях.

Сравнение производительности системы с HDD против такой же системы с HDD + Optane Memory:

Еще одно интересное сравнение – тот же тест, но в системе без Optane Memory в 2 раза больше оперативной памяти:

И, на самом деле, это весьма валидное сравнение. Хотя некоторые виды нагрузок требуют большого количества оперативной памяти, львиная их доля требований к большим объемам памяти не имеет. Таким образом, для многих пользователей может иметь смысл поставить 4 ГБ памяти вместо 8 ГБ, а сэкономленные деньги вложить в ускорение системы хранения.

Заключение

Подводя итог, напомню, что Optane Memory может использоваться как самостоятельный SSD, но это не основная модель использования. Вся магия происходит при его использовании как ускорителя для медленного жесткого диска (или даже SATA SSD) – сравнительно небольшое вложение денег может ускорить быстродействие системы в несколько раз на большинстве пользовательских нагрузок. Это достигается за счет как аппаратной части (Optane Memory имеет ощутимо меньшие задержки доступа по сравнению с другими SSD на рынке, быстродействие на небольших очередях значительно выше альтернативных решений), так и программной – драйвер RST использует достаточно продвинутую логику для осуществления операций кэширования (и в этом отличие от предыдущей технологии – Intel Smart Response Technology). Это делает текущую реализацию отличной от всех тех решений по кэшированию/ускорению жестких дисков, что выспукались на рынок ранее, в том числе нами же.

Я очень заинтересован узнать мнение о продукте и решении в целом из комментариев – однако, хотелось бы избежать негатива во мнениях из-за непонимания работы решения или отсутствия опыта его использования. Если есть сомнения – лучше спросите, прежде чем пускаться в критику.

P.S. в следующей статье мы разберем серверный продукт на базе технологии 3D XPoint — Intel Optane SSD DC P4800X Series – вкупе с программным решением Intel Memory Drive Technology.

* Все тесты, указанные в этой статье, были проведены внутри Intel. Все тесты с Optane Memory были проведены на процессорах Intel Core 7-го поколения, тесты на глубину очереди с использованием процессора Intel Core 6-го поколения. Конфигурация системы, использованной для тестов:

Источник

Трансформация памяти и системы хранения

Мы меняем правила игры с помощью уникального сочетания компоновочных блоков, которые обеспечивают беспрецедентную производительность и новые вычислительные возможности на самых разных рынках.

Новый взгляд на центры обработки данных

Корпорация Intel изменила иерархию памяти и систем хранения с помощью технологии Intel® Optane™. Благодаря устранению пробелов, ликвидации узких мест и сокращению задержек данных мы можем обеспечить достаточный уровень гибкости и ценности для центра обработки данных.

Технология Intel® Optane™ для центров обработки данных

Работайте, играйте и занимайтесь творчеством на новом уровне

Получите улучшенную производительность, которую вы ожидаете от современных технологий. Неважно, являетесь ли вы создателем контента, серьезным геймером, специалистом или просто хотите работать в многозадачном режиме на профессиональном уровне, SSD-накопители Intel® Optane™ и память Intel® Optane™ помогут вам оптимизировать работу на любой платформе ПК.

Технология Intel® Optane™ для персональных компьютеров

Связанная продукция

Энергонезависимая память Intel® Optane™

SSD-накопители Intel® Optane™ для центров обработки данных

Память Intel® Optane™

SSD-накопители Intel® Optane™ для клиентов

Краткое описание продукции

Ознакомьтесь с кратким описанием новой продукции, чтобы узнать больше о нашей продукции для систем хранения данных и памяти: энергонезависимая память Intel® Optane™ (PMem) и SSD-накопители Intel® Optane™.

Обеспечение более глубокого анализа благодаря использованию богатых наборов данных

Узнайте, как энергонезависимая память Intel® Optane™ серии 200 нового поколения позволяет соответствовать требованиям эпохи данных.

Самый быстрый в мире SSD-накопитель для ЦОД

SSD-накопитель Intel® Optane™ нового поколения P5800X обеспечивает производительность, необходимую для выполнения рабочих нагрузок с наиболее интенсивным использованием данных.

Intel FAB 11x делает невозможное возможным

Технология Intel® Optane™, революционная технология памяти и инновационного хранения данных. Корпорация Intel разработала эту технологию, обеспечивающую революционное сочетание надежности, стабильно высокой производительности и низкого времени задержки, чтобы предложить разнообразным рынкам новые возможности вычислительных систем.

Победа в гонке за более быстрое хранение данных

Узнайте, почему технология Intel® Optane™ является основой для обработки данных и извлечения значимой информации в эпоху стремительного роста объемов данных.

Для работы технологий Intel может потребоваться специальное оборудование, ПО или активация услуг. // Ни один продукт или компонент не может обеспечить абсолютную защиту. // Ваши расходы и результаты могут отличаться. // Производительность зависит от вида использования, конфигурации и других факторов. // См. наши юридические уведомления и отказ от ответственности. // Корпорация Intel выступает за соблюдение прав человека и избегает причастности к их нарушению. См. Глобальные принципы защиты прав человека в корпорации Intel. Продукция и программное обеспечение Intel предназначены только для использования в приложениях, которые не приводят или не способствуют нарушению всемирно признанных прав человека.

Источник