深入 ‘Persistent Memory’ (PMEM) 编程:内核如何处理像内存一样读写、像磁盘一样持久的存储硬件?

引言:持久内存的崛起 在计算机存储领域,我们长期以来习惯于一个根深蒂固的层次结构:CPU拥有极快的寄存器和缓存,接着是速度较快但易失的DRAM主内存,再往下是速度相对较慢但持久的NAND闪存(SSD)和硬盘驱动器(HDD)。这个金字塔结构在过去的几十年里支撑了计算世界的飞速发展,但也带来了固有的挑战:性能与持久性之间的巨大鸿沟。DRAM提供字节寻址和纳秒级延迟,但断电即失;SSD提供持久性,但其块寻址特性和微秒甚至毫秒级的延迟,使其无法直接作为主内存使用。 持久内存(Persistent Memory, PMEM),也被称为存储级内存(Storage Class Memory, SCM)或非易失性双列直插内存模块(NVDIMM),正是为了弥合这一鸿沟而诞生的技术。它结合了DRAM的速度(纳秒级延迟)和NAND闪存的非易失性(数据断电不丢失),同时继承了内存的字节寻址能力。这意味着应用程序可以直接在PMEM上操作数据,就像操作DRAM一样,而无需通过传统的块设备I/O栈,并且这些数据在系统重启后依然存在。 PMEM的出现,为操作系统、文件系统以及应用程序的设计带来了范式上的转变。传统上, …

大数据存储层面的 I/O 优化:NVMe, PMEM 与 RDMA 的应用

好的,各位亲爱的观众老爷们,晚上好! 欢迎来到今晚的“大数据存储I/O优化奇妙夜”! 🌃 我是你们今晚的导游,一位在代码丛林里摸爬滚打多年的老码农,人称“Bug终结者”。 今天,咱们不聊诗和远方,就聊聊如何让你的大数据像火箭一样飞起来!🚀 开场白:大数据,你的速度痛点在哪儿? 话说,在这个数据爆炸的时代,谁手里没个几百TB甚至PB的数据,都不好意思跟人打招呼。但是,数据量上去了,问题也就来了——I/O成了拦路虎!想象一下,你有一座金山,但是挖金子的铲子太慢,是不是很憋屈? 😖 大数据存储的I/O瓶颈,就好比高速公路上堵车: 读取慢: 吭哧吭哧读数据,CPU都闲得长蘑菇了,数据还没到位。 写入慢: 辛辛苦苦算好的结果,半天写不进去,用户都跑光了! 并发能力差: 好不容易来了几个用户,同时访问,系统直接瘫痪! 所以,今天咱们就来聊聊如何疏通这条“高速公路”,让你的大数据应用一路绿灯,畅通无阻!🚦 我们的秘密武器就是:NVMe, PMEM 和 RDMA! 第一幕:NVMe——闪电侠的战靴 首先登场的是我们的速度担当——NVMe (Non-Volatile Memory Express)! ⚡ …