如果未來(lái)不需要硬盤(pán)了，請(qǐng)不要感到驚訝

　　「十年之前如果誰(shuí)說(shuō)，以后 PC 里不會(huì)有硬盤(pán)，可能沒(méi)有人會(huì)相信。但事實(shí)上現(xiàn)在的 PC 很多都沒(méi)有硬盤(pán)，而是 SSD。我認(rèn)為五年之后 PC 里可能連 SSD 都沒(méi)有了，全部會(huì)變成內(nèi)存。」

　　「大內(nèi)存」軟件公司 MemVerge 的 CEO 范承工這樣預(yù)測(cè)，這家公司于今年 5 月宣布新一輪戰(zhàn)略融資，投資方包括英特爾、思科等行業(yè)巨頭級(jí)公司，融資金額 1900 萬(wàn)美元。

　　范承工口中的「大內(nèi)存」對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)可能會(huì)有些陌生，但它卻與每個(gè)人都息息相關(guān)。它是 MemVerge 提出的一個(gè)概念，關(guān)于將要到來(lái)的一個(gè)計(jì)算新時(shí)代。

　　大內(nèi)存是什么？

　　要了解大內(nèi)存，首先要理解計(jì)算機(jī)的體系架構(gòu)。簡(jiǎn)而言之，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)是分等級(jí)的，經(jīng)常用的數(shù)據(jù)被放在比較貴的內(nèi)存里，不經(jīng)常用的數(shù)據(jù)被放在硬盤(pán)、SSD 等更便宜的硬件設(shè)備里(這些設(shè)備被專業(yè)人士統(tǒng)稱為「存儲(chǔ)」，與內(nèi)存對(duì)應(yīng))。原因很簡(jiǎn)單，無(wú)非是「讓計(jì)算更經(jīng)濟(jì)」。

　　內(nèi)存貴，是因?yàn)樗�存取速度快，適合放在靠近 CPU 的位置，供 CPU 讀寫(xiě)經(jīng)常用的數(shù)據(jù)。但制造內(nèi)存的介質(zhì)斷電易失，所以不能作為永久的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存硬件。存儲(chǔ)雖然存取速度慢，但它便宜，能永久保存數(shù)據(jù)。因此，適合存放不經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)。當(dāng) CPU 想要訪問(wèn)存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)把數(shù)據(jù)交給內(nèi)存，內(nèi)存再交給 CPU。

　　大內(nèi)存的源頭是一種名為 PMem(Persistent memory)的內(nèi)存介質(zhì)的誕生，用這種介質(zhì)制造的硬件能夠很好地融合內(nèi)存及存儲(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，低延遲快速存取、斷電不易失，且相較于內(nèi)存而言儲(chǔ)存同樣大小的數(shù)據(jù)價(jià)錢(qián)更低。這樣一來(lái)，PMem 硬件就能既完成計(jì)算的作用，也肩負(fù)存儲(chǔ)的責(zé)任。

　　可以預(yù)計(jì)的是，在未來(lái)的存儲(chǔ)架構(gòu)中，PMem 介質(zhì)硬件將會(huì)替代內(nèi)存，并擠壓存儲(chǔ)的存在價(jià)值，MemVerge 稱之為大內(nèi)存時(shí)代。范承工預(yù)計(jì)，未來(lái)，應(yīng)用程序?qū)⑷�部運(yùn)行在大內(nèi)存之上，存儲(chǔ)可能將會(huì)被很少用到。

　　英特爾是在 PMem 方面的先行者，早在 20 年前就開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，并于 2019 年推出基于 PMem 的硬件「傲騰」。英特爾并非孤獨(dú)的嘗鮮者，除英特爾外，美光、海力士等其他硬件公司也在加緊布局。出于競(jìng)爭(zhēng)條款限制或研發(fā)周期的原因，目前市場(chǎng)上只有英特爾一個(gè)玩家，但預(yù)計(jì) 2 年后 PMem 硬件市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)一輪爆發(fā)。

　　MemVerge 的軟件就是服務(wù)于這一爆發(fā)趨勢(shì)的。更精確地說(shuō)，MemVerge 提供的是針對(duì) PMem 數(shù)據(jù)中心的企業(yè)級(jí)解決方案，讓現(xiàn)有的軟件更好地運(yùn)行在即將來(lái)到的新的內(nèi)存架構(gòu)之上。

　　范承工介紹，首先，新的硬件需要新的編程模式，但對(duì)于現(xiàn)有的企業(yè)級(jí)軟件來(lái)說(shuō)，重新編寫(xiě)帶來(lái)的成本是巨大的，因此需要中間層的遷移工具;其次，盡管目前 PMem 介質(zhì)已經(jīng)能夠提供較大的容量，但要完全勝任儲(chǔ)存大規(guī)模數(shù)據(jù)，還是需要跨機(jī)聯(lián)動(dòng)，因此需要軟件將硬件池化;另外，基于存儲(chǔ)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)服務(wù)一直是存儲(chǔ)行業(yè)的重要組成部分，它也構(gòu)成了新架構(gòu)的一大重要需求。

　　對(duì)標(biāo)上述三種需求，MemVerge 發(fā)布了一款名為 Memory Machine 的產(chǎn)品，基于英特爾傲騰硬件為企業(yè)提供軟件服務(wù)。目前，Memory Machine 已經(jīng)被一些金融、AI 領(lǐng)域客戶使用。

　　誰(shuí)在吃螃蟹

　　對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，嘗試新技術(shù)的動(dòng)力往往源于實(shí)際業(yè)務(wù)中的痛點(diǎn)，在大內(nèi)存這樣一個(gè)新的架構(gòu)上更是如此。MemVerge 的客戶中，有一家位于華爾街的投資銀行最為典型。

　　每日股市盤(pán)中，這家投資銀行以平均每秒五萬(wàn)筆交易的頻率進(jìn)行股票買(mǎi)賣(mài)，這些交易數(shù)據(jù)需要被實(shí)時(shí)地分發(fā)到兩百多個(gè)賬戶。這些賬戶有些是交易相關(guān)，比如對(duì)沖基金、銀行、其他交易員，有些是系統(tǒng)相關(guān)，比如合法化管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。

　　在投行的這項(xiàng)業(yè)務(wù)中，系統(tǒng)延遲影響的是真金白銀的得失，因此在降低延遲這件事情上，他們不遺余力。在傲騰出現(xiàn)之前，銀行系統(tǒng)內(nèi)有一個(gè)非常成熟的解決方案，名為「發(fā)布/訂閱」(Pub/Sub)，通過(guò) SSD 加傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的解決方案，延遲在幾百微秒的量級(jí)。MemVerge 為這家銀行構(gòu)建了傲騰加 RDMA 的解決方案，配合 Memory Machine 的軟件技術(shù)，能夠?qū)⒀舆t降低至 3 微秒左右。

　　同樣在金融領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心的宕機(jī)恢復(fù)一直是一個(gè)比較頭疼的問(wèn)題。由于實(shí)時(shí)高并發(fā)的特性，目前而言，在交易過(guò)程中，數(shù)據(jù)難以被實(shí)時(shí)儲(chǔ)存到非易失的存儲(chǔ)中，也就是俗稱的難以「落盤(pán)」，而是被暫存在內(nèi)存里，等交易日結(jié)束后再統(tǒng)一落盤(pán)。

　　出于安全因素考慮，在交易過(guò)程中落盤(pán)的只有一個(gè)日志。這樣一來(lái)，如果在交易中系統(tǒng)宕機(jī)，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)丟失，要想恢復(fù)就需要根據(jù)日志從上一次「落盤(pán)」的時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)始回滾，也就是前一天晚上。這樣的宕機(jī)恢復(fù)往往在小時(shí)級(jí)，而交易卻在分秒進(jìn)行。

　　PMem 介質(zhì)的存儲(chǔ)能有效解決這一問(wèn)題，因?yàn)樗�有的�?shù)據(jù)都被儲(chǔ)存在大內(nèi)存中，斷電不易失，因此不存在落盤(pán)這一動(dòng)作。通過(guò)高頻快照快速回滾，分鐘級(jí)解決宕機(jī)帶來(lái)的數(shù)據(jù)恢復(fù)問(wèn)題。

　　另外，在近年來(lái)大熱的 AI 領(lǐng)域，大內(nèi)存也能發(fā)揮作用。范承工介紹，在深度學(xué)習(xí)的模型訓(xùn)練中，當(dāng)模型的大小大于內(nèi)存的大小時(shí)，AI 模型的訓(xùn)練速度會(huì)被數(shù)據(jù)的傳輸速度掣肘。影視動(dòng)畫(huà)、游戲等行業(yè)同理，也會(huì)遇到這樣的問(wèn)題，大內(nèi)存的應(yīng)用能夠有效解決。

　　大內(nèi)存改變了什么？

　　目前，在 MemVerge 的客戶中，除金融機(jī)構(gòu)外，還有 LinkedIn、騰訊云等互聯(lián)網(wǎng)公司，以及一些 AI 公司。這些對(duì)計(jì)算的效率及可靠性有要求的公司，成了大內(nèi)存時(shí)代的嘗鮮者。

　　在存儲(chǔ)架構(gòu)的升級(jí)所帶來(lái)的變化中，MemVerge 所做的業(yè)務(wù)只是其中一個(gè)很小的部分。基于新架構(gòu)的數(shù)據(jù)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目前還處于藍(lán)海階段。另外，存儲(chǔ)架構(gòu)的升級(jí)也為應(yīng)用層面提供了更多的想象。比如更快的游戲體驗(yàn)是否能催生新的游戲品類;AI 計(jì)算速度的提高帶來(lái)了成本的降低，是否有助于 AI 技術(shù)在行業(yè)中的普及。

　　像內(nèi)存介質(zhì)這樣普通消費(fèi)者看不見(jiàn)的技術(shù)仍在演進(jìn)。在這樣的深海領(lǐng)域，一旦出現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新，就將帶來(lái)新一輪浪潮。就像移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的催生來(lái)自電容屏的發(fā)明，AI 的廣泛應(yīng)用得益于對(duì)馮·諾依曼架構(gòu)瓶頸的突破，PMem 介質(zhì)內(nèi)存帶來(lái)的驚喜還未被揭開(kāi)，這其中隱藏的機(jī)會(huì)也正等待被開(kāi)啟。