В последней версии платформы виртуализации VMware vSphere 6.7 появилась новая возможность - поддержка Persistent Memory (PMEM). Это новый вид памяти, который покрывает разрыв между оперативной памятью (RAM) и дисковой памятью (Flash/SSD) с точки зрения быстродействия и энергонезависимости.
PMEM имеет 3 ключевые характеристики:
Параметры задержки (latency) и пропускной способности (bandwidth) как у памяти DRAM (то есть примерно в 100 быстрее, чем SSD).
Процессор может использовать стандартные байт-адресуемые инструкции для сохранения данных и их подгрузки.
Сохранение значений в памяти при перезагрузках и неожиданных падениях устройства хранения.
Таким образом, память PMEM находится в следующем положении относительно других видов памяти:
А ее характеристики соотносятся с SSD и DRAM памятью следующим образом:
Такие характеристики памяти очень подойдут для приложений, которым требуется сверхбыстродействие, при этом есть большая необходимость сохранять данные в случае сбоя. Это могут быть, например, высоконагруженные базы данных, системы тяжелой аналитики, приложения реального времени и т.п.
На данный момент vSphere 6.7 поддерживает 2 типа решений PMEM, присутствующих на рынке:
NVDIMM-N от компаний DELL EMC и HPE - это тип устройств DIMM, которые содержат как DRAM, так и модули NAND-flash на одной планке. Данные передаются между двумя модулями при загрузке, выключении или любом событии, связанном с потерей питания. Эти димы поддерживаются питанием с материнской платы на случай отказа. Сейчас обе компании HPE и DELL EMC поставлют модули 16 GB NVDIMM-N.
Модули Scalable PMEM от компании HPE (доступно, например, в серверах DL380 Gen10) - они позволяют комбинировать модули HPE SmartMemory DIMM с устройствами хранения NVMe (интерфейс Non-volatile Memory дисков SSD) и батареями, что позволяет создавать логические устройства хранения NVDIMM. Данные передаются между DIMMs и дисками NVMe. Эта технология может быть использована для создания систем с большим объемом памяти PMEM на борту.
При этом накладные затраты на использование виртуализации с устройствами PMEM не превышают 3%. Вот так выглядят примерные численные характеристики производительности памяти NVMe SSD и NVDIMM-N по сравнению с традиционными дисками:
С точки зрения предоставления памяти PMEM виртуальной машине, есть 2 способа в vSphere 6.7:
vPMEMDisk - vSphere представляет PMEM как обычный диск, подключенный к виртуальной машине через контроллер SCSI. В этом случае ничего не нужно менять для гостевой ОС или приложений. В таком режиме работают любые системы, включая старые ОС и приложения.
vPMEM - vSphere представляет PMEM как устройство NVDIMM для виртуальной машины. Большинство последних версий операционных систем (например, Windows Server 2016 и CentOS 7.4) поддерживают устройства NVDIMM и могут предоставлять их приложениям как блочные или байт-адресуемые устройства. Приложения могут использовать vPMEM как устройство хранения через тонкий слой файловой системы direct-access (DAX), либо замапить регион с устройства и получать к нему прямой доступ через байтовую адресацию. Такой режим может быть использован старыми или новыми приложениями, но работающими в новых версиях ОС, при этом версия Virtual Hardware должна быть не ниже 14.
Вот так это выглядит с точки зрения логики работы:
Если у вас хост VMware ESXi имеет на борту устройства с поддержкой PMEM, вы можете увидеть это в его свойствах в разделе Persistent Memory:
При создании новой виртуальной машины вы сможете выбрать, какое хранилище использовать для нее - стандартное или PMem:
Параметры диска на базе PMEM можно установить в разделе Customize hardware:
Также в свойствах виртуальной машины можно добавить новый жесткий диск в режиме vPMEMDisk:
Если же вы хотите добавить хранилище в режиме vPMEM, то надо указать соответствующий объем использования устройства в разделе New NVDIMM:
Надо отметить, что хранилище PMEM может быть на хосте ESXi только одно и содержит только устройства NVDIMM и виртуальные диски машин (то есть вы не сможете хранить там файлы vmx, log, iso и прочие). Для такого датастора единственное доступное действие - это просмотр статистик (при этом в vSphere Client на базе HTML5 датасторы PMEM вообще не видны). Вывести статистику по устройствам PMEM можно командой:
# esxcli storage filesystem list
Пример результатов вывода:
При включении ВМ, использующей PMEM, создается резервация этого устройства, которая сохраняется вне зависимости от состояния виртуальной машины (включена она или выключена). Резервация очищается при миграции или удалении ВМ.
Что касается миграции ВМ с устройством PMEM, то особенности этой миграции зависят от режима использования машиной устройства. Для миграции между хостами ESXi машины с PMEM включается не только vMotion, но и Storage vMotion, а на целевом хосте должно быть достаточно места для создания резервации от мигрируемой машины. При этом машину с хранилищем в режиме vPMEMDisk можно перенести на хост без устройства PMEM, а вот машину с vPMEM - уже нет.
В самом плохом случае при миграции ВМ с хранилищем NVMe SSD ее простой составит всего полсекунды:
Технологии VMware DRS и DPM (Distributed Power Management) полностью поддерживают память PMEM, при этом механизм DRS никогда не смигрирует машину, использующую PMEM на хосте, на сервер без устройства PMEM.
vPMEM-aware - это использование устройства PMEM гостевой ОС, которая умеет работать с модулем PMEM на хосте через прямой доступ к постоянной памяти устройства.
2. Бенчмарк FIO для пропускной способности (Throughput):
3. Бенчмарк HammerDB для Oracle, тестирование числа операций в секунду:
4. Тест Sysbench для базы данных MySQL, тестирование пропускной способности в транзакциях в секунду:
Еще несколько интересных графиков и тестовых кейсов вы можете найти в документе, ссылка на который приведена выше. Ну а больше технической информации о PMEM вы можете почерпнуть из этого видео:
Документация на тему использования Persistent Memory в VMware vSphere 6.7 доступна тут и тут.
RSS
