Intel Optane™ 持續性記憶體，可落實Memory Tiering並降低TCO

多數人每當談到記憶體，唯一想到的就是DRAM。此外大家也非常清楚，若將DRAM、3D NAND SSD、HDD、Tape等儲存媒體一起做比較，顯而易見的，DRAM不僅是其中效能最快、低遲最低的模範生，且領先其他三者的差距相當大。

然而在一般情況下，DRAM的購置成本高於SSD、HDD或Tape，價格並不親民，所以使用者在採買DRAM時，通常也不會選購太大的容量。但其實不少使用者對DRAM頗感好奇，不明白它的選擇性為何那麼低，譬如你用的這顆處理器只能搭配DDR4，你就只能選DDR4，別無其他選項。

相形之下，儲存領域便顯得百花齊放，有SATA HDD、SAS HDD、SAS SSD、NVMe SSD、SCM SSD多種媒體可選用，甚至能在同一套系統中配置多個選項，為Hot Data、Warm Data及Cold Data建立分層（Tiering）架構。反觀Memory DIMM卻僅能配置單一媒介，情況截然不同。

但其實Memory的配置模式未必只能如此單調，可安裝DRAM以外的介質，甚至還能做到類似儲存的Tiering效果，讓使用者既能降低總體持有成本，又能維持不俗的效能；而這個極具顛覆性意涵的記憶體技術，源自Intel^® Optane™ 持續性記憶體（Intel Optane Persistent Memory；PMEM）。

ECC＋Spare Part，提升記憶體可用性

基本上，Intel^® Optane™代表一種迥異於傳統記憶體或儲存媒介的材質，而Intel利用這個材質，打造出兩個適用企業資料中心的產品線，一是儲存，另一則是本篇要談的記憶體。

綜觀PMEM的特色，在於它可相容於DDR4記憶體插槽，也代表它擁有和DDR DRAM一樣的Form Factor，適用於同樣的Bus。

如同前述，長期以來記憶體給人們的選擇極少，而「Tiering」這個已常見用於儲存領域的技術，在記憶體領域幾乎未曾聽聞。直到象徵「記憶體與儲存裝置25年來首次重大突破」的Intel^® Optane™技術問世，才一舉突破過往侷限，讓Tiering不僅能用在儲存領域，也能開始用於記憶體領域。

怎麼做到記憶體Tiering？你可以把過去純DRAM的單一配置格局，調整為「DRAM＋PMEM」，至於DRAM與PMEM之間的配比，大致落在1:4或1:8，端看你對價格或效能的要求。也許有人好奇，為何配比的選項如此有限？此乃因為，記憶體是非常關鍵的元件，其健康與否，對於整個系統影響至鉅，既然如此，它的插法當然需要事先被測試過，而1:4和1:8正是少數通過測試的插法。

持續性記憶體的外型與一般DDR4頗為相似，但其容量從128GB起跳，往上還有256GB、512GB等選擇，與DDR DRAM多為小容量的規格相比，著實大異其趣。更重要的，DRAM價格頗為浮動，時高時低，但整體而言，PMEM的價位都較DRAM來得實惠。

此外難免有人質疑，一條記憶體內含128GB大容量，反倒引來莫大風險，假設這顆壞掉，豈不麻煩？事實上Intel在設計PMEM時，就特意擺放多達11個顆粒，超過常見的8顆格局；關於多出來的部份，其中2顆用於ECC（Error-Correcting Codes），剩餘的那1顆則作為「備件」（Spare Part），萬一哪個Cell出狀況，便可立即將它Disable掉，由備件取而代之，藉以達到高可用性。反觀一般DRAM，都未曾見過這樣的設計。

以DRAM為L4快取，PMEM作為系統記憶體

值得一提，PMEM上面有一個小CPU，負責支援兩種不同運作模式，包括記憶體模式（Memory Mode）、應用程式導引模式（App Direct Mode）；此處將針對使用頻率較高的記憶體模式做介紹，至於相對複雜、且涉及軟體改寫需求的應用程式導引模式，這邊暫且略而不提。

為何要把PMEM當成系統記憶體來使用？其實並不難理解，係因DRAM相對昂貴，大家不會把容量買到太大。把PMEM當作系統記憶體時仍需要DDR4，但只要留一小部份當做快取即可。因相關運作都在CPU內部硬體執行，所以對OS或軟體都具透通性，也就是它們根本不知PMEM的存在。

眾所皆知，CPU內部有Cache L1、L2及L3，現在可將DRAM當成L4，然後交由PMEM作為系統記憶體就。由此可見，記憶體模式相當單純，試想你過去若想買1TB記憶體，多數時候真的礙於價格而難以下手，但今天已不需再繼續掙扎，可比照Disk納入不同選擇組合，採取「256GB DDR4＋1TB PMEM」或「128GB DDR4＋1TB PMEM」配置，好處是原本CPU的Cache僅有L1、L2與L3，基本上不算大，如今以適當容量的DRAM當作Cache，有助在加大系統記憶體容量時仍維持系統效能。

事實上有些客戶不見得一昧追求高效能，反而更在意成本。對於關注成本高低的用戶來說，一旦善用「記憶體Tiering」，可望在價格合理性（PMEM算是便宜的系統記憶體）、效能水準之間求取平衡，也稱得上是理想解方。

當然如果今天你的主要應用場景為HPC，對記憶體、CPU都要求越快越好，此時理應維持純DDR4配置；至於一般應用場景、特別是虛擬化環境，就很適合採用記憶體Tiering模式。

也有人問到，除虛擬機外，作為系統記憶體的PMEM能否支援容器？當然可以。當你在用DDR4時，不會特別詢問它能否支援虛擬機或容器，如今面對PMEM亦是相同道理，主因在於「Hardware Transparency」，程式究竟跑在CPU、Cache或PMEM，OS根本不知，全靠CPU安排與調整；這也是硬體快取優於軟體快取的地方，唯有程式不受影響、無需改寫，才能與快取功能相得益彰，算是最理想的狀態。