एक पुराना नेटवर्क है जो कह रहा है:“पैसे से बैंडविड्थ की समस्या को ठीक किया जा सकता है। विलंबता की समस्या अधिक कठिन होती है क्योंकि प्रकाश की गति निश्चित होती है।"
परंपरागत रूप से, डेटाबेस सर्वर की समग्र मेमोरी और स्टोरेज पदानुक्रम में चार प्राथमिक परतें होती हैं। पिरामिड के शीर्ष से शुरू होकर, आपके पास स्थिर रैंडम-एक्सेस मेमोरी (SRAM) कैशिंग है, जो आमतौर पर प्रोसेसर के प्रत्येक भौतिक कोर के लिए अपेक्षाकृत छोटे, तेज़ L1 और L2 कैश के बीच विभाजित होती है और एक बड़ा, धीमा, ऑन-डाई, पूरे प्रोसेसर के लिए साझा किया गया L3 कैश। उदाहरण के लिए, 14nm Intel Xeon E7-8890 v4 प्रोसेसर (ब्रॉडवेल-EX) में 64KB प्रति कोर L1 कैश और 256KB प्रति कोर L2 कैश है, साथ ही एक बहुत बड़ा लेकिन धीमा 60MB L3 कैश है जो पूरे भौतिक प्रोसेसर में साझा किया जाता है। ।
दूसरी परत डायनेमिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी (डीआरएएम) है जिसमें विंडोज सर्वर 2012 आर2 के साथ 4TB तक की लाइसेंस क्षमता है, जो विंडोज सर्वर 2016 के साथ 24TB तक और नैनोसेकंड रेंज में लेटेंसी के साथ है। एसआरएएम और डीआरएएम दोनों अस्थिर हैं, जिसका अर्थ है कि वे केवल विद्युत शक्ति लागू होने पर ही डेटा धारण करते हैं।
तीसरी परत SATA/SAS (NAND) SSDs है, जिसकी व्यक्तिगत क्षमता लगभग 4TB तक है और माइक्रोसेकंड रेंज में विलंबता है। पुराने सैटा/एसएएस (एनएएनडी) एसएसडी के साथ एक सीमित कारक यह तथ्य है कि वे सैटा/एसएएस इंटरफेस का उपयोग कर रहे हैं जो उनके द्वारा उपयोग किए जा रहे एसएटीए/एसएएस संस्करण के आधार पर उनकी कुल बैंडविड्थ को सीमित करता है। वे पुराने AHCI प्रोटोकॉल का उपयोग करके भी सीमित हैं जिसमें नए NVMe प्रोटोकॉल की तुलना में कहीं अधिक I/O ओवरहेड और उच्च विलंबता है। चौथी परत लीगेसी चुंबकीय कताई मीडिया हार्ड डिस्क ड्राइव है, जिसमें व्यक्तिगत क्षमता 10TB तक और मिलीसेकंड रेंज में विलंबता है।
इन पारंपरिक परतों में से प्रत्येक में उच्च विलंबता है, लेकिन प्रति एमबी/जीबी कम लागत और उच्च कुल क्षमता के रूप में आप स्मृति/भंडारण पदानुक्रम को नीचे ले जाते हैं। इन चार पारंपरिक परतों की सापेक्ष विलंबता तालिका 1 में दिखाई गई है।
| इंटरफ़ेस | टाइप करें | सापेक्ष विलंबता (पढ़ता है) |
| ऑन कोर/ऑन डाई सीपीयू | SRAM कैशे | 1x |
| डायरेक्ट अटैच करें | DDR4 DRAM | 10x |
| PCIe NVMe या SATA/SAS AHCI | SSD | 100,000x |
| SAS/SATA | HDD | 10,000,000x |
तालिका 1:पारंपरिक स्मृति/भंडारण परतें
नई मेमोरी/स्टोरेज परतें
पिछले कुछ वर्षों में, हमने मौजूदा NAND फ्लैश तकनीक पर आधारित NVM एक्सप्रेस (NVMe) PCIe SSDs की शुरूआत और बढ़ते उपयोग को देखा है। इनमें आमतौर पर 50-100 माइक्रोसेकंड रेंज में विलंबता होती है। वे पुराने AHCI प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए पुराने SAS/SATA SSD की तुलना में बेहतर प्रदर्शन देते हुए नए, अधिक कुशल NVMe प्रोटोकॉल और PCIe इंटरफ़ेस का भी उपयोग करते हैं।
वर्तमान में, Hewlett Packard Enterprise (HPE) अपने HPE प्रोलिएंट DL360 Gen9 सर्वर और HPE प्रोलिएंट DL380 Gen9 सर्वर के लिए 8GB NVDIMM मॉड्यूल बेच रहा है। इन मॉड्यूलों में 8GB DRAM है जो $899.00 के लिए 8GB फ्लैश द्वारा समर्थित है, जो प्रति गीगाबाइट काफी महंगा है। इन दो-सॉकेट सर्वरों में 24 मेमोरी स्लॉट हैं जो प्रत्येक 128GB पारंपरिक DDR4 DIMM तक का समर्थन करते हैं। NVDIMM मॉड्यूल के लिए आपके द्वारा उपयोग किया जाने वाला कोई भी स्लॉट नियमित मेमोरी उपयोग के लिए उपलब्ध नहीं होगा। आप NVDIMM उपयोग के लिए अधिकतम 16 मेमोरी स्लॉट का उपयोग कर सकते हैं, जो आपको 128GB की अधिकतम क्षमता प्रदान करता है। आधिकारिक NVDIMM समर्थन प्राप्त करने के लिए आपको Intel Xeon E5-2600 v4 श्रृंखला प्रोसेसर का उपयोग करना चाहिए। माइक्रोन 2016 के अक्टूबर में बड़ी क्षमता वाले 16GB NVDIMM जारी करने के लिए निर्धारित है।
| डिवाइस | IOPS | औसत विलंबता (ns) | MB/sec |
| NVM Express SSD | 14,553 | 66,632 | 56.85 |
| ब्लॉक मोड NVDIMM | 148,567 | 6,418 | 580.34 |
| DAX मोड NVDIMM | 1,112,007 | 828 | 4,343.78 |
तालिका 2:4K रैंडम लेखन प्रदर्शन तुलना (1 थ्रेड, QD1)
तालिका 2 में प्रदर्शन के आंकड़े इस प्रदर्शन परीक्षण पद्धति का उपयोग करते हुए सैन फ्रांसिस्को में IDF16 में एक Microsoft/Intel प्रस्तुति (विंडोज़ में स्थायी मेमोरी) से हैं:
- कार्यभार :4KB रैंडम राइट्स, 1 थ्रेड, 1 बकाया I/O, सिंक्रोनस I/O, 1GB फ़ाइल, NTFS, 3s वार्म-अप, 7s माप समय
- हार्डवेयर :HPE ProLiant DL380 Gen9, 2x Intel Xeon E5-2650L v3 @ 1.8GHz, 96GB रैम, 2x 8GB NVDIMM-N, 1x 1600GB NVMe SSD
- सॉफ्टवेयर :पूर्व-रिलीज़ WS 2016 बिल्ड, Microsoft आंतरिक I/O टूल
लिंडसे एलन और टोबियास क्लिमा की विशेषता वाले विंडोज सर्वर 2016 में लगातार मेमोरी के साथ एक्सेलरेटिंग SQL सर्वर 2016 प्रदर्शन नामक एक अच्छा चैनल 9 वीडियो है। वीडियो में एक डेमो दिखाता है कि कैसे SQL सर्वर 2016 विंडोज सर्वर 2016 पर चल रहा है जो DAX मोड (एक अनिर्दिष्ट ट्रेस फ्लैग के साथ) का समर्थन करता है। एक बार जब Windows Server 2016 GA चला जाता है, तो SQL सर्वर के भविष्य के संस्करण के साथ ट्रेस फ़्लैग की आवश्यकता नहीं होगी।
ये नई मेमोरी स्टोरेज परतें पारंपरिक DRAM मेमोरी और SATA/SAS SSDs के बीच स्लॉट करेंगी।
एक स्टोरेज वॉल्यूम जिसे DAX मोड में स्वरूपित किया गया है, का उपयोग SQL सर्वर 2016 ट्रांजेक्शन लॉग फ़ाइल को उस परिदृश्य में होस्ट करने के लिए किया जा सकता है जहाँ आपको पूर्ण रूप से सर्वश्रेष्ठ लेखन प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, और आप विलंबित स्थायित्व या इन-मेमोरी OLTP का उपयोग नहीं करना चाहते थे। एक अन्य संभावित परिदृश्य आपकी tempdb डेटा फ़ाइलों को होस्ट करने के लिए DAX मोड वॉल्यूम का उपयोग करना होगा यदि आपके पास एक कार्यभार था जो tempdb पर अत्यधिक तनाव डालता है।
भविष्य की मेमोरी/भंडारण परतें
2016 के अंत/2017 की शुरुआत में, हमें NVMe प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए Intel Optane SSDs की शुरूआत देखनी चाहिए। ये फ्लैश स्टोरेज डिवाइस होंगे जो इंटेल/माइक्रोन 3D XPoint टेक्नोलॉजी (क्रॉस-पॉइंट के रूप में उच्चारित) का उपयोग करते हैं, जो मौजूदा सर्वरों में काम करेंगे। Intel आंतरिक परीक्षण में, ये उपकरण लगभग 10X कम विलंबता, और मौजूदा, बहुत उच्च प्रदर्शन Intel DC P3700 श्रृंखला PCIe NVMe SSD उपकरणों की तुलना में लगभग 10X अधिक IOPS दिखा रहे हैं।
2017 के मध्य/अंत में, हमें लगातार DIMM के एक नए रूप का रोलआउट भी देखना चाहिए जिसका उपयोग बहुत बड़ी क्षमता वाली स्थायी मेमोरी के रूप में किया जा सकता है, या अत्यधिक उच्च प्रदर्शन कम क्षमता वाले भंडारण के रूप में किया जा सकता है। ये वर्तमान DDR4 DIMM के साथ विद्युत और शारीरिक रूप से संगत होंगे, और अगली पीढ़ी के Intel Xeon प्रोसेसर आधारित प्लेटफॉर्म (स्काइलेक "पर्ली" प्लेटफॉर्म) में समर्थित होंगे। ये उत्पाद इंटेल/माइक्रोन 3डी एक्सप्वाइंट टेक्नोलॉजी पर भी आधारित होंगे। ये Intel DIMM पारंपरिक DDR4 DRAM की तुलना में काफी कम लागत पर सिस्टम मेमोरी क्षमता को दोगुना करने की पेशकश करेंगे, यह मानते हुए कि आपका प्रोसेसर / सर्वर प्लेटफॉर्म इसका समर्थन करता है (और Microsoft Windows Server 2016 जारी होने के बाद लाइसेंस मेमोरी सीमा बढ़ाता है)। इन DIMM में पारंपरिक DRAM के समान विलंबता नहीं होगी (वे धीमे होंगे), लेकिन ये PCIe NVMe संग्रहण उपकरणों की तुलना में बहुत कम विलंबता प्रदान करेंगे।
व्यापक, उद्योग-व्यापी दृष्टिकोण से, परसिस्टेंट मेमोरी (पीएम) उपकरणों की यह नई श्रेणी लगभग डीआरएएम-जैसे प्रदर्शन के साथ गैर-वाष्पशील भंडारण की पेशकश करेगी। पीएम डिवाइस सीधे मेमोरी बस में रहते हैं, जिससे उन्हें बहुत कम विलंबता और उच्च बैंडविड्थ मिलती है। माइक्रोसॉफ्ट विंडोज 10 एनिवर्सरी अपडेट और विंडोज सर्वर 2016 में पीएम उपकरणों का समर्थन करता है। स्टोरेज वॉल्यूम के एक नए वर्ग के लिए समर्थन होगा, जिसे डायरेक्ट एक्सेस स्टोरेज (DAX) वॉल्यूम कहा जाता है। DAX वॉल्यूम पूर्ण सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के लिए PM उपकरणों तक सीधी पहुंच के साथ एप्लिकेशन प्रदान करने के लिए मेमोरी मैप की गई फ़ाइलों का उपयोग करता है।
DAX मोड इतना तेज़ होने का एक कारण यह है कि एक बार जब आप NVDIMM के क्षेत्र को DAX वॉल्यूम पर मेमोरी-मैप कर लेते हैं, तो उस स्टोरेज के साथ आगे की बातचीत स्टोरेज स्टैक को पूरी तरह से बायपास कर देती है। डेटा को लगातार बनाए रखने के लिए यह सचमुच सिर्फ एक मेमकॉपी है। यह बहुत सारा कोड है जिसे आपको स्टोरेज के साथ हर इंटरैक्शन पर निष्पादित करने की आवश्यकता नहीं है। विलंबता (प्रकाश की गति के साथ) में यह एक और बहुत महत्वपूर्ण योगदानकर्ता है। DAX वॉल्यूम NTFS पर समर्थित हैं और वॉल्यूम को फॉर्मेट करते समय आपको DAX मोड चुनना होगा। अनुप्रयोगों (जैसे SQL सर्वर 2016) को DAX मोड का समर्थन और उपयोग करने के लिए (Microsoft द्वारा) संशोधित किया गया होगा, और आपको ट्रेस फ़्लैग को सक्षम करने की भी आवश्यकता होगी।
पीएम हार्डवेयर पर बैकवर्ड संगतता के लिए, ब्लॉक मोड वॉल्यूम भी होंगे, जो सभी मौजूदा स्टोरेज सेमेन्टिक्स को बनाए रखते हैं। सभी I/O ऑपरेशन स्टोरेज स्टैक को PM डिस्क ड्राइवर पर ले जाएंगे। यह ब्लॉक मोड को मौजूदा अनुप्रयोगों के साथ पूरी तरह से संगत बनाता है। यदि आपके पास एक समर्थित ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक पीएम हार्डवेयर डिवाइस है, तो आपको ब्लॉक मोड में किसी भी एप्लिकेशन संशोधन के बिना महत्वपूर्ण स्टोरेज प्रदर्शन मिलेगा। इसका मतलब है कि SQL सर्वर के डाउन-लेवल संस्करण ब्लॉक मोड स्टोरेज वॉल्यूम का उपयोग करने में सक्षम होंगे।
इस सब पर लब्बोलुआब यह है कि जब तक आप विंडोज़ पर SQL सर्वर 2016 का उपयोग कर रहे हैं, तब तक हमारे पास अगले 12-18 महीनों में आपकी मेमोरी और स्टोरेज सबसिस्टम परतों को डिज़ाइन और कॉन्फ़िगर करने के तरीके के लिए बहुत अधिक लचीलापन और नए विकल्प होंगे। सर्वर 2016 और इसमें पर्याप्त नया हार्डवेयर है जो पीएम उपकरणों का समर्थन कर सकता है। SQL सर्वर के पुराने संस्करण ब्लॉक मोड PM वॉल्यूम का उपयोग करने में सक्षम होंगे यदि वे विंडोज सर्वर 2016 पर चल रहे हैं। पुराने हार्डवेयर और विंडोज सर्वर के पुराने संस्करण इंटेल ऑप्टेन एसएसडी का उपयोग करने में सक्षम होंगे। यह हमें भंडारण प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए कई अतिरिक्त विकल्प देगा!
