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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(gòu)”（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(gòu)有極廣的適用性，但它主要是為大型數(shù)據(jù)中心所設(shè)計，尤其是對物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的分析、處理。另外，HPE 并沒有打算向服務(wù)器市場推出基于全新架構(gòu)的產(chǎn)品，這次的發(fā)布會更像是一個廣告——為 HPE 使用新技術(shù)的的各類企業(yè)產(chǎn)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(chǎn)品。將來，新的計算架構(gòu)是否會顛覆企業(yè)服務(wù)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(nèi)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(shè)計的系統(tǒng)架構(gòu)，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(gòu)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(gòu)：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(shù)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(wù)部，現(xiàn)已獨立拆分。
動圖演示：從傳統(tǒng)以 CPU 為核心的計算架構(gòu)到基于存儲的計算架構(gòu)
如圖所示，采用傳統(tǒng)架構(gòu)的大型數(shù)據(jù)中心，大量工作被浪費在系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的傳輸。而在基于存儲的計算架構(gòu)中，多個 SoC 共享中央存儲集群，極大提高傳輸數(shù)據(jù)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(gòu)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(nèi)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(gòu)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(jīng)過優(yōu)化的、基于 Linus 的操作系統(tǒng)在 SOC 芯片上運轉(zhuǎn)。
計算機的光通訊設(shè)備，包括新的 X1 光子模塊能連接上網(wǎng)并正常運轉(zhuǎn)。
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(gòu)能夠按照 HPE 工程師們的設(shè)計，讓各個基礎(chǔ)模塊協(xié)同運轉(zhuǎn)。
據(jù)美國高德納公司預(yù)計：到 2020 年，世界物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將達到 208 億臺，這會生成前所未有的海量數(shù)據(jù)。屆時，數(shù)據(jù)增長的速度，會大大高于現(xiàn)有計算架構(gòu)對數(shù)據(jù)進行處理、存儲和加密的速度。
這要求數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器，把數(shù)據(jù)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(xiàn)有計算架構(gòu)上實現(xiàn)這一目標(biāo)顯得不切實際。這便是 HPE “the Machine”項目的初衷：為數(shù)據(jù)中心和超算系統(tǒng)開發(fā)下一代高性能計算架構(gòu)。
“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(gòu)。因此，它將成為計算機發(fā)展史上的“關(guān)鍵里程碑”。
HPE 副總經(jīng)理 Antonio Neri 說：“‘The Machine’是 HPE 迄今為止規(guī)模最大、最復(fù)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(guān)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(xiàn)有游戲規(guī)則的黑科技?！?/p>
在項目的設(shè)計階段，模擬程序就預(yù)測，新架構(gòu)的運行速度將比現(xiàn)有計算系統(tǒng)高“數(shù)個數(shù)量級”?，F(xiàn)在，HPE 在現(xiàn)有的計算機硬件上測試了新的軟件編程工具，并證明根據(jù)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(gòu)在不同任務(wù)下的運算速度。其中，在內(nèi)存計算能達到現(xiàn)有技術(shù)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(yù)計仍能達到相似倍數(shù)的性能提升。
“The Machine”項目更多地關(guān)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(lǐng)域，它致力于開發(fā)出，性能比現(xiàn)有云計算平臺高幾個數(shù)量級的計算機設(shè)備。
除了傳說中的性能，HPE 基于存儲的計算架構(gòu)還擁有極為理想的擴展性。從迷你物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到百萬兆級運算設(shè)備，該架構(gòu)都可以應(yīng)用。這使它成為，處理高性能計算和數(shù)據(jù)密集任務(wù)的理想平臺，包括大數(shù)據(jù)分析。
HPE 已經(jīng)決定，不會推出采用新架構(gòu)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(chǎn)品，而是向世界展示該項目的進展。在很長一段時間內(nèi)，這臺原型機會是世界上唯一一臺基于存儲計算架構(gòu)的計算機。
但是，“the Machine”項目開發(fā)出的這一系列技術(shù)，將會被分拆應(yīng)用于 HPE 的各項獨立產(chǎn)品中。這些技術(shù)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(chǎn)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(chǎn)品帶到市場，該公司計劃最早在 2018/2019 年實現(xiàn)。它的目的是把 DRAM 的性能與傳統(tǒng)存儲產(chǎn)品大容量、持久的特點相結(jié)合。利用“The Machine”的項目成果，HPE 已經(jīng)開發(fā)出了持久內(nèi)存，這是開發(fā)出可按字節(jié)編址的非易失性存儲產(chǎn)品的關(guān)鍵一步。該公司已經(jīng)在 ProLiant DL360 和 DL380 Gen9 服務(wù)器上發(fā)布了 HPE 持久內(nèi)存。
以下為 HPE 非易失性存儲產(chǎn)品的路線圖：
·現(xiàn)在：ProLiant設(shè)備將引入持久性內(nèi)存以供各應(yīng)用程序使用，這部分內(nèi)存由DRAM及閃存混合構(gòu)成。
2016年 – 2017年:采用經(jīng)過改進的DRAM持久性內(nèi)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(nèi)存(簡稱NVM)。
2020年及之后: NVM技術(shù)將被應(yīng)用于多個產(chǎn)品類別當(dāng)中。
HPE 已經(jīng)為基于存儲計算架構(gòu)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(gòu)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(gòu)軟件開發(fā)的代碼包。該公司準(zhǔn)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(yīng)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(shù)和標(biāo)準(zhǔn)整合入一整套的產(chǎn)品當(dāng)中。
該公司表示，他們會盡快把基于存儲計算架構(gòu)的各項附屬技術(shù)商業(yè)化，推出各項衍生產(chǎn)品。
via hpe，the register
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