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| 本文作者： 三川 | 2016-12-01 16:19 |
編者按：HPE 宣布成功研制“基于存儲的計算架構”（Memory-Driven Computing）。它顛覆了以往 把 CPU 作為計算機核心的慣例，而采取多個處理器共用中央存儲集群的運行模式。雖然 HPE 聲稱該架構有極廣的適用性，但它主要是為大型數據中心所設計，尤其是對物聯(lián)網大數據的分析、處理。另外，HPE 并沒有打算向服務器市場推出基于全新架構的產品，這次的發(fā)布會更像是一個廣告——為 HPE 使用新技術的的各類企業(yè)產品做推廣，尤其是 HPE 的持久存儲和尚在開發(fā)中的非易失性存儲產品。將來，新的計算架構是否會顛覆企業(yè)服務器市場？我們拭目以待。
眾所周知，今天的電腦，是以 CPU 作為核心，內存和硬盤存儲作為輔助。這其實是 1940 年代“計算機之父”約翰·馮·諾依曼設計的系統(tǒng)架構，距今已超過 60 年。
計算機巨頭 HPE（惠普企業(yè)）認為，革新計算機系統(tǒng)架構的時機正在成熟。
本月 28 日， HPE 宣布，已成功開發(fā)出下一代計算機架構：基于存儲的計算。這是一個把存儲，而非處理器，作為計算機運算核心的概念。HPE 認為，它能帶來數個量級的計算性能和效率提升。
注：HPE（惠普企業(yè)）全稱為“Hewlett Packard Enterprise”，為原惠普公司企業(yè)業(yè)務部，現已獨立拆分。
動圖演示：從傳統(tǒng)以 CPU 為核心的計算架構到基于存儲的計算架構
如圖所示，采用傳統(tǒng)架構的大型數據中心，大量工作被浪費在系統(tǒng)之間數據的傳輸。而在基于存儲的計算架構中，多個 SoC 共享中央存儲集群，極大提高傳輸數據的效率。
作為對“基于存儲的計算”的概念驗證，HPE 還展示了采用新一代計算架構的原型機：
研究人員正在組裝“the Machine”原型機的核心部件
“The Machine”原型機組裝完成
原型機的每一個 SoC 有獨立 DRAM（系統(tǒng)內存），但通過光子通訊共享 2 到 4TB 的“持久存儲”（persistent memory）。所有處理器能通過光纖維，在其他節(jié)點（nodes）上連接持久存儲。這構成了一個容量巨大、可按字節(jié)尋址的中央存儲集群。該公司沒有透露 CPU 信息，但外媒猜測，它可能使用了 64 位 ARM v8-A 或英特爾 X86 處理器。
HPE 用這臺原型機展示了：
計算節(jié)點與被系統(tǒng)共享的 Fabric-Attached Memory 存儲集群連接。
一個經過優(yōu)化的、基于 Linus 的操作系統(tǒng)在 SOC 芯片上運轉。
計算機的光通訊設備，包括新的 X1 光子模塊能連接上網并正常運轉。
新的軟件編程工具，能對富余的持久存儲空間加以利用。
HPE 表示，這個新的計算架構能夠按照 HPE 工程師們的設計，讓各個基礎模塊協(xié)同運轉。
據美國高德納公司預計：到 2020 年，世界物聯(lián)網設備將達到 208 億臺，這會生成前所未有的海量數據。屆時，數據增長的速度，會大大高于現有計算架構對數據進行處理、存儲和加密的速度。
這要求數據中心和服務器，把數據處理性能提高到一個前所未有的新水平。而在摩爾定律已失效的情況下，在現有計算架構上實現這一目標顯得不切實際。這便是 HPE “the Machine”項目的初衷：為數據中心和超算系統(tǒng)開發(fā)下一代高性能計算架構。
“the Machine”的項目 logo
上文中的原型機，便是誕生于“the Machine”項目。HPE 聲明，“基于存儲的計算”會顛覆已成為老古董的、以 CPU 為核心的計算機架構。因此，它將成為計算機發(fā)展史上的“關鍵里程碑”。
HPE 副總經理 Antonio Neri 說：“‘The Machine’是 HPE 迄今為止規(guī)模最大、最復雜的研究項目。用這個原型機，我們展示了“基于存儲的計算”的前景，并為相關創(chuàng)新打開了大門。我們的客戶和整個計算行業(yè)，都將在這項創(chuàng)新中受益。我們會繼續(xù)研究能顛覆現有游戲規(guī)則的黑科技。”
在項目的設計階段，模擬程序就預測，新架構的運行速度將比現有計算系統(tǒng)高“數個數量級”。現在，HPE 在現有的計算機硬件上測試了新的軟件編程工具，并證明根據在不同工作情況下，理論上能達到最高 8000 倍的運算速度。
基于存儲計算架構在不同任務下的運算速度。其中，在內存計算能達到現有技術的 15 倍， 海量圖形推理 100 倍，近似物搜索 300 倍，金融模型運算 8000 倍。
用更多節(jié)點和存儲擴展原型機的配置之后， HPE 預計仍能達到相似倍數的性能提升。
“The Machine”項目更多地關注于百萬兆級運算（exascale computing）。百萬兆級運算是高性能計算（High Performance Computing）一個快速發(fā)展的領域，它致力于開發(fā)出，性能比現有云計算平臺高幾個數量級的計算機設備。
除了傳說中的性能，HPE 基于存儲的計算架構還擁有極為理想的擴展性。從迷你物聯(lián)網設備到百萬兆級運算設備，該架構都可以應用。這使它成為，處理高性能計算和數據密集任務的理想平臺，包括大數據分析。
HPE 已經決定，不會推出采用新架構的完整計算機系統(tǒng)。 這很可能是由于成本的限制。他們推出這臺“the Machine”原型機也不是為了打造產品，而是向世界展示該項目的進展。在很長一段時間內，這臺原型機會是世界上唯一一臺基于存儲計算架構的計算機。
但是，“the Machine”項目開發(fā)出的這一系列技術，將會被分拆應用于 HPE 的各項獨立產品中。這些技術可被分為四類：1.非易失性存儲 （NVM，Non-Volatile Memory） 2. 光纖維 3. 軟件生態(tài)系統(tǒng) 4. 安全。其中，非易失性存儲產品和生態(tài)系統(tǒng)尤為重要。
HPE 正努力把可按字節(jié)編址的（byte-addressable）非易失性存儲產品帶到市場，該公司計劃最早在 2018/2019 年實現。它的目的是把 DRAM 的性能與傳統(tǒng)存儲產品大容量、持久的特點相結合。利用“The Machine”的項目成果，HPE 已經開發(fā)出了持久內存，這是開發(fā)出可按字節(jié)編址的非易失性存儲產品的關鍵一步。該公司已經在 ProLiant DL360 和 DL380 Gen9 服務器上發(fā)布了 HPE 持久內存。
以下為 HPE 非易失性存儲產品的路線圖：
·現在：ProLiant設備將引入持久性內存以供各應用程序使用，這部分內存由DRAM及閃存混合構成。
2016年 – 2017年:采用經過改進的DRAM持久性內存。
2018年 – 2019年:為軟件提供速度低于RAM但成本更為低廉的真正非易失性內存(簡稱NVM)。
2020年及之后: NVM技術將被應用于多個產品類別當中。
HPE 已經為基于存儲計算架構的軟件開發(fā)做了很多工作。今年，HPE 發(fā)布了與 Hortonworks 和 Spark 在新架構上軟件開發(fā)的合作。在今年 6 月，HPE 在 Github 發(fā)布了，幫助開發(fā)者熟悉新架構軟件開發(fā)的代碼包。該公司準備在明年，把這些代碼用于已有的硬件上。HPE 將最早在 2018/2019 年， 開始把下一代分析工具和應用程序整合入新系統(tǒng)。他們計劃在未來幾年中，把生態(tài)系統(tǒng)的技術和標準整合入一整套的產品當中。
該公司表示，他們會盡快把基于存儲計算架構的各項附屬技術商業(yè)化，推出各項衍生產品。
via hpe，the register
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