La RAM non volatile

Magazine
Marque
GNU/Linux Magazine
Numéro
212
Mois de parution
février 2018
Spécialité(s)


Résumé

La prochaine révolution du soft viendra du hard !


Nous sommes à l'aube d'une nouvelle révolution informatique. Bientôt, nos programmes ne seront plus comme avant (figure 1), grâce à une nouvelle technologie : les RAM persistantes ou NVRAM pour Non-Volatile-RAM [1].

NVRAM 01

Fig. 1 : RAM volatile.

Dans peu de temps [2], il sera possible d'acheter de la RAM qui n'a pas besoin d'être alimentée pour maintenir les informations (figure 2) ! Et cela avec une latence de deux à quatre fois la latence de la RAM classique (pour le moment) et plusieurs Giga/s de throughput.

NVRAM 02

Fig. 2 : RAM non volatile.

Seul inconvénient : l’endurance. L’endurance est un nouvel élément à prendre en compte dans les algorithmes. Cela fait référence au nombre limité d’écritures par case mémoire. Comme pour les mémoires de masse SSD, ces nouvelles RAM sont généralement limitées en nombre d’écritures sur chaque adresse.

Ces mémoires peuvent être considérées comme des remplacements [3] de la RAM classique eut...

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Références

[1] Également connues sous le vocable NVDIMM-[NF] pour Non-Volatile Dual In-line Memory Module.

[2] « Des barettes DIMM en 2018 » : http://www.tomshardware.fr/articles/dimm-barrettes-3d-xpoint-intel,1-65955.html

[3] LEE S., BAHN H. et NOH S., « CLOCK-DWF: A Write-History-Aware Page Replacement Algorithm for Hybrid PCM and DRAM Memory Architectures », IEEE Transactions on Computers, Volume 63, Issue 9, 2014 : http://dx.doi.org/10.1109/TC.2013.98

[4] Ferroelectric RAM : https://fr.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric_Random_Access_Memory

[5] Magnetic RAM : https://fr.wikipedia.org/wiki/Magnetic_Random_Access_Memory

[6] Transfert de spin : https://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_de_spin

[7] Resistive RAM : https://fr.wikipedia.org/wiki/Resistive_random-access_memory

[8] 3D XPoint : https://fr.wikipedia.org/wiki/3D_XPoint

[9] « Stockage SSD : Samsung répond à Intel avec sa technologie Z-NAND », https://www.generation-nt.com/samsung-z-nand-intel-3d-xpoint-reponse-riposte-stockage-ssd-actualite-1940822.html

[10] Software transactional memory : https://en.wikipedia.org/wiki/Software_transactional_memory

[11] Pmem.io : http://pmem.io

[12] « Intel Optane and Scylla: Providing the Speed of an In-memory Database with Persistency » : http://www.scylladb.com/2017/09/27/intel-optane-scylla-providing-speed-memory-database-persistency/

[13] SENGUPTA D. et al., « A framework for Emulating Non-Volatile Memory Systems with Different Performance Characteristics », Proceedings of the 6th ACM/SPEC International Conference on Performance Engineering, 2015 : http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2695529

[14] CHEN S. et JIN Q., « Persistent B+-Tree in Non-Volatile Main Memory » : http://www.vldb.org/pvldb/vol8/p786-chen.pdf

[15] YU S. et al., « Redesign the Memory Allocator for Non-Volatile Main Memory » : http://dl.acm.org/citation.cfm?id=2997651

[16] CONDIT J. et al., « Better I/O Through Byte-Addressable, Persistent Memory » : ftp://ftp.cs.utexas.edu/pub/dburger/papers/SOSP09.pdf

[17] Persistent Memory File System : https://github.com/linux-pmfs/pmfs

[18] NVM Library : http://pmem.io/nvml/libpmemobj/

[19] MEMARIPOUR A. et al., « Atomic In-Place Updates for Non-volatile Main Memories with Kamino-Tx » : https://www.microsoft.com/en-us/research/wp-content/uploads/2017/01/paper-1.pdf

[20] KOZYRAKIS C., « Hardware Support for Transactional Memory » : http://www.gsd.inesc-id.pt/~mcouceiro/eurotm/htdc2013/kozyrakis.pdf

[21] BAILEY A. et al., « Exploring Storage Class Memory with Key Value Stores » : https://syslab.cs.washington.edu/papers/pcm-inflow13.pdf

[22] Zuo P. et Hua Y., « A Write-friendly Hashing Scheme for Non-Volatile Memory Systems », Proceedings of MSST 2017, 2017 : https://csyhua.github.io/csyhua/hua-MSST2017-NVM.pdf

[23] AMZA C. et al., « TreadMarks : Shared Memory Computing on Networks of Workstations » : http://www.eecg.toronto.edu/~amza/papers/computer96.pdf

[24] Attention aux SSD sans batterie, les caches peuvent être perdus dans le contrôleur.

[25] « Durability for Memory-Optimized Tables » : https://docs.microsoft.com/en-us/sql/relational-databases/in-memory-oltp/durability-for-memory-optimized-tables

[26] « In-Memory OLTP in SQL Server 2016 » : https://www.youtube.com/watch?v=l5l5eophmK4

[27] PARK Y., AHN S. et BAHN H., « Efficient Management of PCM-based swap storage » : https://www.jstage.jst.go.jp/article/elex/12/17/12_12.20150614/_pdf

[28] CHEN S., GIBBONS P. et NATH S., « Rethinking Database Algortihms for Phase Change Memory », CIDR 2011, 2011 : http://cidrdb.org/cidr2011/Papers/CIDR11_Paper3.pdf

[29] SolR : http://lucene.apache.org/solr/

[30] Elastic Search : https://www.elastic.co/fr/

[31] Kafka : https://kafka.apache.org/

[32] Persistent Memory Storage Engine : https://github.com/pmem/pmse

[33] Redis : https://github.com/pmem/redis

[34] NVML C++ Bindings : http://pmem.io/nvml/cpp_obj/master/cpp_html/index.html

[35] Scala : https://nbronson.github.io/scala-stm/

[36] Clojure : https://clojure.org/reference/refs

[37] Persistent Collections for Java : https://github.com/pmem/pcj

[38] HSU T. et al., « Nvthreads: Practical Persistence for Multi-threaded Applications » : https://www.cs.purdue.edu/homes/hsu62/nvthreads-eurosys.pdf

[39] WELC A., HOSKING A. et JAGANNATHAN S., « Transparently Reconciling Transactions with Locking for Java Synchronization » : https://www.cs.purdue.edu/homes/suresh/papers/ecoop06.pdf

[40] BAILEY K. et al., « Operating System Implications of Fast, Cheap, Non-Volatile Memory » : https://www.gribble.org/papers/hotos-OS-NVRAM.pdf

[41] TinyOS : https://fr.wikipedia.org/wiki/TinyOS

[42] WU C. et ZHANG G., « Rethinking Computer Architectures and Software Systems for Change-Phase Memory », 2016 :  http://www.cs.newpaltz.edu/~lik/publications/Chengwen-Wu-ACM-JETC-2016.pdf

[43] Hardware Support for NVM programming : http://research.cs.wisc.edu/sonar/tutorial/03-hardware.pdf

[44] Restricted Transactional Memory Overview : https://software.intel.com/en-us/node/524025

[45] Documentation libnvdimm : http://lxr.free-electrons.com/source/Documentation/nvdimm/nvdimm.txt



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