WindowsがNVMの革命に飛び込む

CPUのパフォーマンスが向上してクロールが遅くなりました。 NVMは、システム性能を犠牲にすることなく、早期のベンチマークが顕著であることを約束します。これは革命的な技術です。

システムソフトウェアが邪魔になる

既存のほとんどのユーザーモードアプリケーションは修正なしで実行されます; 100%下位互換性をサポートするオプションを提供する;永続メモリへのゼロコピーアクセスをサポートする

1月には、ストレージクラスメモリのためのマイクロソフトの主導的開発責任者、Neal ChristiansenがSNIA NVMサミットで講演しました。私は簡潔さのために彼のコメントを蒸留しています。

NVMは、ストレージクラスメモリ(SCM)、ダイレクトアクセスストレージ(DAX)、バイトアドレッサブルストレージ、および永続メモリを含む多くの名前があります。理想的には、NVMはDRAMの低遅延と高帯域幅を備えた不揮発性の記憶媒体です。我々はまだその理想に達していませんが、3D XPointのようなNVMはSSDの大幅な改善です。

SSDのアップデートにもかかわらず、現在のソフトウェアスタックはディスク用に設計されているため、NVMはOSサポートを必要としています。たとえば、ディスクには4kブロックが必要ですが、NVMはDRAMのようにバイト・アドレス可能です。

もう1つの要因は効率です。ディスクがデータを返すために10ミリ秒かかったときに、I / Oスタックを効率的にすることについては誰も気にしていませんでした。しかし、NVMは1マイクロ秒以下の範囲でI / Oを約束しており、I / Oスタックの効率は非常に重要です。

MicrosoftのNVMサポートの目標は、壊れてはいけないものを壊さないように要約することができます。もっと正式に

これを実現するには、まず、新しい種類のボリューム、つまりダイレクトアクセスストレージ(DAX)ボリュームがあります。メモリマップファイルにより、アプリケーションはバイトアドレス可能なSCMに直接アクセスし、Windowsの現在のメモリマップファイルと多くの特性を共有します。

DAXモードはボリューム作成時にフォーマットされます。主に互換性の理由から、既存のボリュームをDAXモードに変換することはできません。既存のボリューム機能はすべてDAXと互換性がありませんが、DAXはNTFSとReFSの両方でサポートされます。

SCMバスドライバは、物理および論理SCMデバイスを追跡する管理ドライバです。 I / Oパスにはありません。

SCMディスクドライバは、論理SCMデバイスのOSにストレージ抽象化レイヤを提供します。これらは特定のハードウェアデバイス用ですので、MSとベンダー固有のドライバが両方存在します。

これらのドライバは、SCMバイトアドレス性をアプリケーションに公開し、SCMデバイス管理を有効にします。

メモリマップファイル(MMF)は、Windowsでは20年以上もの間存在しています。良いニュース:現在のメモリマップAPIに変更はありません。 MMFは、DAXボリューム上のSCMハードウェアに直接マップされます。

これにより、SCMへのゼロコピー・アクセスが可能になります。アプリケーションは永続メモリに直接アクセスできます。

ただし、バッキングディスクまたはSSDのページを定期的に更新するDRAM上のMMFと異なり、DAXボリュームはページングの読み込みや書き込みを生成しません。 – SCMはストレージです。しかし、これはページングの入力を監視することに依存するサービスに影響します。

NTFS暗号化、NTFS圧縮、ReFS完全性ストリーム、ReFSブロッククローニング

最大の変更点は、ファイルシステムが書き込み可能なMMFセクションが変更されたときにファイルシステムが認識されなくなるため、MMFセクションの作成時にのみファイルメタデータが正確であることです。サポートできない他のドライバサービスには、次のものがあります。

DAX上のデータを暗号化できないということですか?いいえ。 OS I / Oスタックでは自動的には実行できませんが、外部の暗号化はまだ機能しています。

互換性のために、Windowsは現在のストレージセマンティクスを維持するブロックモードボリュームも提供します。翻訳:今日のアプリケーションとの完全な互換性。すべてのI / OがストレージスタックをSCMドライバにトラバースします。 DAXほど高速ではありませんが、現在のスタックより高速です。

マイクロン/インテルは3D XPointで何十億ドルも費やしている。マイクロソフトは、NVMがWindowsで正常に動作することを保証するために、実際のリソースを投入しています。

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Christiansen氏のデッキのブロック図は、NVMがWindows I / Oスタックをどのように単純化するかを示しています

NVMの高性能と低レイテンシを組み合わせることで、何億ものシステムをアップグレードする良い理由がユーザーに与えられます。それがベンダーにとってのメリットです。

このプレゼンテーションには、私がここでカバーできるよりも多くの方法があります。開発者、特に高性能ソフトウェアの開発者の方は、プレゼンテーションビデオを見るのに30分ほどの時間がかかります。また、あなたが好きでないことがある場合は、変なことはありません。これは、NVMのサポートではMicrosoftの最初のパスであり、最後のものではありません。エンジニアリングチームには、彼らが取り組んでいる希望リストがあります。

Windowsユーザーの方は、このスペースを見てください。 NVMはSSDよりもはるかにシステムに影響を与え、巨大化しています。

Mac OSはどうですか? Appleからのヒントはありませんが、私は彼らがシステムサービスに古くなったHFS +を深く焼き込んでNVMパーティに非常に遅れそうだと考えています。 2年未満で、Macのパワーユーザーは最終的にWindowsに移行する強い理由があるかもしれません。 Macの忠実なAppleを驚かせるための時間Apple!

もちろん、丁寧なコメントも歓迎します。アップデート:正確を期すためにクリスチャンセン氏に連絡を取りましたが、大きな変化がありました

用語に集中している主要な選手を見てうれしい。上記のすべての例を修正しました。また、私の太った指は、私が修正したSCMを意味するときにSDMをタイプしました。更新を終了します。

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マイクロソフトの目標

新しいクラスの音量

新しいストレージドライバ

DAX上のメモリマップファイル

ブロックモードボリューム

比較されたI / Oスタック

ストレージビット