伺服器記憶體也將出現分層儲存架構了!戴爾伺服器全球總裁揭露2018年伺服器新方向

伺服器記憶體也將出現分層儲存架構了!戴爾伺服器全球總裁揭露2018年伺服器新方向 戴爾全球伺服器解決方案部門總裁Ashley Gorakhpurwalla近日來臺時,不只提出明年伺服器技術發展的最新觀察,還揭露明年伺服器技術新布局,兼具記憶體速度和永久保存特性的儲存等級記憶體成熟後,會讓原本只有一層DRAM記憶體,發展出更多層不同用途的記憶體,成為一種分層儲存記憶體架構,取代傳統3層式(CPU快取、DRAM、硬碟)資料存取架構 文/余至浩 | 2017-11-23發表 戴爾全球伺服器解決方案部門總裁Ashley Gorakhpurwalla表示,隨著越多儲存等級記憶體的出現,對於傳統設計伺服器資料存取的3層式架構,將帶來重大改變,不再只分三層來存取資料,而是可以將第2層和第3層之間的資料存取,再切分出很多個存資料用的儲存記憶體層,來存放不同用途的資料。 對於企業資料中心來說,新一代伺服器的功用,不只是要能夠處理各種複雜運算任務,同時也要滿足更多新興應用的需求,包括人工智慧、機器學習等,對於伺服器設計的挑戰也就更高。一手主導Dell伺服器產品戰略的戴爾全球伺服器解決方案部門總裁Ashley Gorakhpurwalla近日來臺時,揭露了明年伺服器技術新布局,Dell不只是要發展分層儲存(multi-tier)記憶體資料存取架構,取代傳統3層式資料存取架構,在散熱機制更要結合深度學習,讓伺服器散熱可以變得更有智慧。今年9月,Dell合併EMC正式滿1周年,這樁被稱為科技史上最大的併購案,不只併購金額嚇人,收購完後,如何完成兩家公司部門、眾多產品線整併更是另一項艱困考驗。在Dell已待了超過17年的Ashley Gorakhpurwalla感受最深。他表示,整併過程是一項非常耗大的工程,需要投入許多人力和資源才得以完成。「新成立Dell科技花了相當長時間,才將兩家公司整合成為一家能提供完整服務的科技公司,」他表示,以目前整併來說,伺服器和網通產品線,還是來自原來的Dell,儲存產品則來自Dell和EMC。「整合後,才可以全力來發展技術」他說。隨著高速儲存應用需求的崛起,Ashley Gorakhpurwalla觀察到,近來,伺服器I/O技術發展也開始出現不一樣的改變,在高速I/O介面上,目前伺服器市場上,有越來越多伺服器廠商的新款伺服器,都已開始支援新一代高速傳輸介面NVMe。Dell也是其中之一,從第13代PowerEdge伺服器產品開始支援NVMe,到了今年第14代PowerEdge伺服器推出時,在大部分新推出的伺服器產品中皆已開始支援NVMe,提供更高速儲存應用的使用,而對於高密度儲存應用的伺服器產品,更擴大支援NVMe,若以其中一款以儲存應用為主的R740xd機種為例,最多可以支援擴充到24個NVMe。Ashley Gorakhpurwalla表示,目前針對主流1U和2U的PowerEdge伺服器產品,都已支援NVMe,甚至針對2U的伺服器產品支援NVMe數量更多,是前一代6倍,未來將可提供企業用戶,用於HPC高效能運算、加速資料庫處理,及串流資料分析等應用。他認為,NVMe成為伺服器儲存介面主流,「是一個自然演變過程,」他表示,隨著高速儲存邁向主流應用,NVMe將適合用在需要HPC高效能運算,或應用在即時資料儲存上,至於同樣PCIe為基礎的SATA介面,他認為,雖然不會消失,但在應用上將不如以往重要,例如將以非關鍵性系統的資料存取為主。在伺服器I/O介面全面往NVMe靠攏之際,高速儲存裝置同樣有了新變化,採用不同新記憶體技術的高速儲存裝置開始出現,如Intel Optane等,可以被當成是儲存等級記憶體(Storage Class Memory)來使用,有別於傳統的NAND Flash和DRAM,存取速度比傳統固態硬碟快,更貼近DRAM,同時又具有NAND Flash資料保存的優勢。Dell這一代PowerEdge伺服器產品,也開始正式支援新主流的混用式記憶體NVDIMM-N,同樣當作儲存等級記憶體(速度接近DRAM但資料可持續存在)來使用,不過目前只有在少部分的新款伺服器機型上才有提供,如R640、R740、R740xd及R940等。他表示,目前也正與其他合作夥伴共同合作,明年也將持續發展NVDIMM,幫助這個新技術可以在伺服器市場獲得更廣泛採用。不過,Ashley Gorakhpurwalla更看好非揮發性記憶體NVM技術的明年發展,甚至他認為,這將會影響伺服器未來設計架構的發展,不只是x86系統本身會受影響,甚至更將延伸到作業系統層,也包含用來建立虛擬機器的Hypervisor軟體層,他也觀察到,有越來越多記憶體和儲存廠商,開始投入研發新的NVM軟體技術,例如NVDIMM等,這也將成為影響明年伺服器技術發展的關鍵。分層儲存的記憶體架構即將出現,不只傳統3層,還會有不同用途的分層甚至,Ashley Gorakhpurwalla更認為,這些儲存等級的記憶體技術出現後,對於傳統設計伺服器資料存取的3層式架構,將帶來重大改變,他進一步說明,以後伺服器資料存取時,將不再只分三層(第一層:CPU快取、第二層:DRAM、第三層:SSD固態硬碟或傳統硬碟)來存取資料,而是可以將第2層和第3層之間的資料存取,再切分出很多個存資料用的儲存記憶體層,來存放不同用途的資料。 「就像是儲存系統常見的自動分層概念一樣,可以視資料本身的重要性或存取頻率,動態地讓資料在不同層級儲存裝置上,來滿足企業不同應用的需求。」他說。為何伺服器需要建立更多層的儲存用記憶體,而不是越少層越好?Ashley Gorakhpurwalla解釋,原因在於,未來企業對於不同用途的資料,在存取延遲上會有各式不同的需求。他也同意存取延遲的重要性,「所以才會有企業不惜花大把的鈔票,為的就是讓資料存取可以更靠近CPU些」,但他認為,這樣的作法代價實在太高,而當改採用分層架構來存取資料時,資料離開了CPU的快取之後,進到的下一層,以後可以是非常快速存取的記憶體,可用來存取使用頻率較高的重要資料(或稱為Hot Data),再下到一層,取得的記憶體容量加大,但速度就沒上一層快,資料再下一層,記憶體容量配置變更大,但存取速度也相較更慢,可用來存取較無迫切使用需求的資料,「但基本上,速度還是會比傳統SSD快。」所以,資料就不一定全部都要離CPU越近越好,而是能按存取的資料性質,移動到不同層的儲存等級記憶體來存放,同時兼顧成本和存取效能,這些新式的儲存記憶體都具備體積小且高速存取的特性。Ashley Gorakhpurwalla補充,目前有許多儲存等級記憶體技術,都持續在發展當中,這些高速儲存用記憶體可能是一種快閃記憶體(Flash Memory),或是插在DIMM插槽上的Flash儲存裝置。當有了分層架構以後,也能透過軟體儲存服務,來管理這些不同記憶體層資料間的傳遞,包括資料如何加以重覆存取使用,或利用儲存快照(snapshot)方式來進行資料備份,甚至還可以將不同伺服器內多層儲存記憶體,建構成共享式記憶體資源池(Resource Pool),可以依照使用者的需求,快速靈活的調度記憶體資源,做為企業不同應用系統資料存取的使用。不過,Ashley Gorakhpurwalla也坦言,目前硬體分層技術雖然已經成熟,要讓伺服器的資料存取,可以經過不同層級儲存裝置來存放資料,並不困難,「未來真正的挑戰在於軟體,」他直言,現在還沒有一套真正的記憶體分層管理軟體,可以同時管控不同層記憶體間的資料轉移,或是提供其他軟體儲存服務,甚至在不同伺服器之間的儲存記憶體的連接技術也還不夠成熟,如Fabric等。「這也是我們公司的強項,同時擁有記憶體和儲存能力技術,能夠幫助企業將儲存服務帶到記憶體,這將是明年Dell伺服器產品發展的一大重要布局。」他說。Ashley Gorakhpurwalla還提到今年伺服器另一個重要改變,就是伺服器處理器改用Skylake新架構,大幅增加核心數量,甚至最多上看28核心,可以獲得比前代高出6成的運算效能,可以用在HPC及AI應用。不過隨著伺服器配置的處理器核心數越多,運算效能越高,可以用來執行越複雜的運算工作,衍生而來的就是功耗也跟著變大的問題,所以他也表示,伺服器散熱機制上也必須要有新的作法,甚至也要滿足部分採用高密度設計的伺服器產品的要求。以Dell的作法為例,Ashley Gorakhpurwalla就提到,他們在新推出的伺服器產品中,不只採用了更先進的氣流散熱和排熱設計,還在一款採用高密度設計的機架式伺服器產品C6420上,開始結合液冷散熱的新技術,來幫助處理器散熱,能做到比傳統空氣冷卻更直接的冷卻效果,甚至用電效率能比起前一代C6320提高達6成,藉此提供更高密度的儲存或運算能力,「將來在其他的Dell伺服器產品也會跟進採用。」他說。除此之外,為了因應企業AI應用需求的增長,他還表示,在設計伺服器時,另外還針對了PCIe介面卡新增散熱控制功能,他們利用深度學習技術,將散熱感測器蒐集到的氣流等資料,持續餵給機器訓練,建立散熱控制預測模型,能依據周圍環境溫度即時變化,來預先針對個別的介面卡進行散熱氣流的調校,以提升GPU或FPGA加速器的使用效率。未來伺服器散熱也將變得更聰明。

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