以下是的一些我们精选的optane：Intel 3D XPoint/Optane SSD 评测（一）

【至顶 Labs】两年前，在《你知道的关于的 Intel&Micron 3D XPoint 的事不一定是对的》一文中，我们介绍了对 Intel（联合 Micron）的崭新的 NVM（Non-Volatile Memory，非易失性内存）技术—— 3D XPoint 的一些要点进行了分析。时至今日，我们终于收到了 Intel 的采用 3D XPoint 的 SSD 样品，其品牌名为 "Optane"，在刚推出时曾经用过一段 " 闪腾 " 的中文名，但很快就变成了正式的版本：" 傲腾 "，其原因尚不太清楚，或许是为了避免让人误会其使用的仍然是闪存技术？

Intel Optane SSD DC P4800X，这是我们收到的样品型号，也是 Optane 目前仅有的一个数据中心版本型号，图片来源：Intel

3D XPoint 性能处于内存（DRAM）和闪存（NAND）之间，图片来源：Intel

我们收到的其实是一整套设备，在这次测试上，Intel 做了很多考虑

为了一块插卡的测试，Intel 搭配了一整台服务器

Intel 对此次 Optane 的测试很为看重，实际上，我们对这次测试也很看重，它的重要性甚至能与数月前的 Skylake-SP 服务器处理器评测（文章见下）相当，原因就是因为它不是基于常规的 Flash 闪存，而是新的 NVM 技术，具体什么技术正是本文所要论述的内容。事实上，Optane 早在数个月前就已经正式发布，市场上也已经可以少量购买，对其评测也算是凤毛麟角，尽管少，但并不是完全没有，此次 Intel 的全球 Optane 测试规划并不算早。

笔者收到的 Intel Optane SSD DC P4800X AIC（Add-In Card，插卡），Optane SSD DC P4800X 的 375GB 版本刚推出时，在某网商平台售价高达两万元，对笔者购买评测的想法造成了极强力的打击

尽管此次评测不算早，但它仍然很重要，但最重要的仍然是：为什么 Optane 会有这样的性能？不是闪存的它究竟是什么东西？我们认为，市面上的评测文章基本上都没能比较好地回答，而这对一篇采用了全新技术制造的全新产品的 " 评测 " 是令人难以接受的。我们试图回答这两个问题，不过在那之前，我们要先回顾一下若干前置知识。

你知道的关于的 Intel&Micron 3D XPoint 的事不一定是对的

http://solution.zhiding.cn/2015/0824/3059679.shtml

Intel Skylake-SP 处理器评测（一）

http://solution.zhiding.cn/2017/0711/3095479.shtml

Intel Skylake-SP 处理器评测（二）

http://solution.zhiding.cn/2017/0713/3095592.shtml

对知识的存储和保留是人类文明的基石，可想而知也是所有类型智慧生命的文明的基础。尽管和一般意义的 " 知识 " 不太一样，远在人类使用壁画、结绳之前，脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 就开始编码记录着从远古到当前生物生命机能的几乎所有讯息，这也是对于源自 "Theory of Evolution"，笔者赞同 " 进化论 " 而不赞同 " 演化论 " 的译名的原因：生命总是会逐渐完善的。科学 / 文明亦如是。

绝大多数生命体遗传信息的存储介质：基因。在地球长达 40 亿年的生命史当中，基因何时出现的还是一个未解之谜。图片来源：Shakiestone，维基百科

以上不算偏题，只有通过 NVS（Non-Volatile Storage，非易失性存储）进行知识的积累并保留给下一代，生命 / 科学 / 文明才可能进化。DNA 在环境中就能保存达一百万年（尽管在让人类追溯其起源的时候仍然是杯水车薪），而使用 DNA 进行数据存储正式近年新兴的一个方向之一。不过，当前存储工业界的目光主要仍然是在 NVM（Non-Volatile Memory，非易失性内存）之上，NVS 和 NVM 的区别在哪里？

大意是指：理想情况下地我们想要的是无限大的 Memory（内存），但实际上我们必须建立一个 " 内存 " 的分级架构，每一层都具有更大的容量，但也具有更慢的存取速度，图片来源：Intel

上面提及的分级架构：快速但容量小的 Memory 与慢速但容量大的 Storage，图片来源：Intel

因此，Memory 内存与 Storage 存储的差别就在于性能与速度，前面提及的基因 …… 目前来看性能显然是很有问题的，描述为 NVS 不成问题。因此，业界所希望看到的 NVM 非易失性内存，也就是能具有当前的 Memory 的高性能，并具有 Storage 所具有的非易失性。

什么事 NVM？凡是使用了 NVM 的都叫 NVM…… 因此，其实际上也包含了一般被归类为 Storage 的传统 SSD，来源：SNIA，SNIA（Storage Networking Industry Association，中文大致为存储网络工业协会）成员包括了存储业界的各大厂商

可见，上面两个图片的说法略有差别，SNIA 意义下的 NVM 实际上包含了一般被归类为 Storage 的传统 SSD，因此 NVM 这个术语尽管用的比较多，但用来填补 Memory 和 Storage 之间的空隙的这个设备通常使用一个新的术语：SCM（Storage Class Memory，存储类内存），相关的还有：PM（Persistant Memory，持久化内存），它们是什么？

SCM ( Storage Class Memory ) 的定义，大概是由 2008/2009 年左右的 IBM 提出，来源：IBM, HotChip 22，2010

按照 IBM 的定义，SCM 是非易失性的（因此它属于 NVM），并且具有类似 DRAM 的性能和 DISK 的成本，因此，总的来说，它属于 NVM 当中略偏向内存的那一部分，尽管 SCM 模糊了 Memory 和 Storage 的区别。

SCM 的起源主要是其时为了寻找比当时所用的 NAND Flash 要速度更快、成本更低、能源效率更高而发展的一系列新型存储技术的统称，包括了如今为人熟知的 RRAM、PCM、MRAM 等等等等技术，这个要求导致了 SCM 可以填补 Memory 和 Storage 之间的空隙：

SCM ( Storage Class Memory ) 的定义，大概是由 2008/2009 年左右的 IBM 提出，来源：IBM, HotChip 22，2010

SCM 还可以根据其偏向分为 S-type 或 M-type，当然笔者喜欢比较现代的记法：SCM-S 和 SCM-M，后缀的 S 和 M 就和本体中的 S 和 M 一样：

M 类型工作方式类似内存（同步模式），S 类型工作方式类似存储（异步模式），来源：IBM

上图最大的价值在于给出了 SCM 的三种控制器连接方式：内存控制器（类似 NVDIMM，下面会介绍）、IO 控制器（使用 PCIe 接口）、存储控制器（SAS/SATA 接口），其实 Flash 一样可以具有这三种连接方式，但 SCM 的原始定义里面说的是比 " 当时 " 的 SLC/MLC 更好的 NVM，因此，实际 SCM 里面也包括了基于扩展 Flash 技术打造的高性能部分。

接下来说说 PM（Persistant Memory，持久化内存），它的定义比较清晰：

类内存的 NVM，就是 PM 持久化内

PM 的显著特点就是可以字节寻址，支持包括 RDMA 在内的 DMA 方式，这些都是内存的典型特征

SNIA 的定义将 NVM 划分为 Disk-like（类磁盘）和 Memory-like（类内存）两种，其中规定类似内存、可以直接寻址、支持 DMA 直接内存访问的 NVM 称为 Persistent Memory。SNIA 在 2012 年 7 月成立了 SNIA NVM Programming Technical Work Group ( NVMp TWG ) 来制定 NVM 的通用编程模型，并在里面定义了 Persistant Memory 的应用模型：

NVM 的两种访问模型，左为非 PM 的普通类型，使用传统的 File 文件和 Block 块访问模式，右为专为 PM 类 NVM 设计的方式，其支持 Volume 卷和 File 模式，和非 PM NVM 不同，PM 的两种方式都是用类似内存的 Load/Store 访问原语，来源：NetApp，但里面的图实际来自于 SNIA 的 NVM Programming Model ( NPM ) ，第一个正式版本在 2013 年 12 月 21 日发布

因此，Persistant Memory 是 NVM/SCM 当中以内存方式运作的那部分，对应 SCM 当中通过内存控制器和 IO 控制器连接的两种类型，但不包括通过存储控制器连接的方式。Persistant Memory 的实物笔者测试过 PMC-Adaptec（现归于 Microsemi 旗下）的 NVRAM 产品，其实为一块 PCIe 插卡，但既能块访问的模式（因而也能文件访问的模式），又能 Load/Store 的类内存访问模式，测试的时候 SNIA 的 NVM Programming Model 尚在制定之中。需要特别指出的是，PMC-Adaptec 的 NVRAM 可以同时两种访问模式，这时用户需要自己注意锁和同步的问题。

最后来说说 NVDIMM（Non-Volatile Dual In-line Memory Module），其出现要比 Persistant Memory 要晚一些，SNIA 在 2014 年成立了 NVDIMM SIG 来负责制定相关的部分规范（电气部分则由于使用了 DIMM 外型因子所以 JEDEC 有关）：

NVDIMM 可以分为 -N、-F、-P 三个类型，来源：SNIA SSSI

NVDIMM 中 -N/-F/-P 的分别，来源：SNIA SSSI

按照 Persistant Memory 的定义，NVDIMM 属于 Persistant Memory，也就是通过内存控制器连接的 NVM/SCM，NVDIMM 的特点如下所示：

NVDIMM Messaging and FAQ 来源：SNIA

早期曾有基于 Optane 的 NVDIMM 会于 2017Q3 发布的规划，当我们现在知道这个日期被推迟到了 2018 年，因此这里不再介绍更多的细节。HPE 曾经提及其 NVDIMM 的测试样品，但最终未能成行，希望未来还能有机会对其进行介绍。

综上所述，NVM、SCM、PM、NVDIMM 是前者递进包含后者的关系。可以看出的是，我们收到的 Intel Optane SSD DC P4800X AIC 符合 SCM 的定义（理所当然地符合 NVM 定义），但不是 NVDIMM，也不是 PM，更多的细节将会在后续文章中持续披露。下一篇文章将对 Optane 使用的内存技术进行解析，敬请期待。