硬核评测：傲腾数据中心持久内存延迟是DRAM的四倍-DOIT

2019年4月份，英特尔发布了傲腾数据中心持久内存，这是一款具有字节寻址能力的非易失性内存，能被操作系统识别为主内存，英特尔表示，作为主内存其性能表现与DRAM内存相近，究竟有多相近呢？

最近，日本国家先进工业科学技术研究所（AIST）发布了一篇Paper，非常细致的将傲腾持久内存与DRAM内存进行了一番对比，测出傲腾数据中心持久内存延迟是DRAM的四倍。

简介：傲腾数据中心级持久内存

值得小伙伴们注意的是2019年发布的傲腾数据中心持久内存（Optane DCPMM）跟2017年发布的傲腾内存（Optane Memory）可不一样。

傲腾内存（Optane Memory）是插在PCIe NVMe接口上的，而傲腾数据中心持久内存（Optane DCPMM）是插在DIMM上的，如果设置的是App Direct模式的话，CPU就完全把他认作主内存了。

众所周知，傲腾是基于3D Xpoint介质的，3D Xpoint是英特尔跟美光联合研发的产物，在英特尔手里，傲腾被打造成介于低成本NAND和有易失性的DRAM内存之间的方案。

傲腾发布以来引起了许多OEM厂商的兴趣，不过，目前傲腾只能支持自家的处理器，所以测试也选用的是至强处理器。

测试前的操作

测试中研究人员发现，大部分的CPU架构都会预先获取内存，然后进行乱序执行，以此隐藏内存的延迟，为了测到真正的主内存延迟，测试人员进行了很多操作：

首先，从目标内存中分配一定数量的内存缓冲区，为了不命中LLC，分配的缓冲区要尽可能的大，至少要大于LLC。内存缓冲区拆分成了64字节的cacheline。

其次，将cacheline缓存线对象链表进行随机排序，这样一来，遍历链表会导致跳转到远处的cacheline对象。

第三，测量遍历所有cacheline对象所用的时间，并计算获取cacheline的平均延迟。在大多数情况下，CPU在遍历cacheline链表时候，如果没有命中LLC会有短暂的暂停，这段时间算作是内存延迟。

测试结果

经测试后，AIST在Paper中表示，目前关于傲腾数据中心持久内存的性能报告很少，傲腾数据中心持久内存与DRAM的性能差距很大，相对于NAND的提升也非常大。以下是一些结论：

测试中，AIST使用的是自己的测试工具，测试发现傲腾数据中心持久内存随机只读延迟大约为374ns，随机写的延迟大约是391ns。只读带宽为38GB/s，写带宽为3GB/s，如果不开启内存交错（memory interleave），性能会差很多。

AIST认为，像大型HPC集群，AI工作负载等将从傲腾持久内存受益良多，但DRAM和傲腾持久内存之间的性能差异给系统软件带来了新的挑战，这也是傲腾推广普及中碰到的最大问题之一。

下图有一个比较清晰的对比：

上图非常直观的对比了DRAM内存和傲腾持久内存的性能差异，延迟上傲腾是DRAM内存的四倍，四倍起码还在一个数量级上。但我们也知道，这比毫秒级别的SSD们可快的多了去了。（1毫秒等于1百万纳秒）

傲腾数据中心持久内存开启内存交错和不开启的差别

计算体系各层级之间的延迟概况（供参考）

这张Paper技术细节比较多，想看更多细节或者怕被小编误读，最好还是看完整版报告： https://arxiv.org/pdf/2002.06018.pdf 。（DOIT朱朋博）

硬核评测：傲腾数据中心持久内存延迟是DRAM的四倍