VMware : Memoria Persistente en vSphere

La memoria persistente también se conoce como PMem, memoria no volátil (NVM) y módulo de memoria persistente del centro de datos (DCPMM) en el caso de la solución de Intel. La memoria persistente también se puede presentar en diferentes modos, como el modo App Direct, el modo de memoria y el modo mixto. Además, PMem puede ser accesible por una máquina virtual como vPMem o vPMemDisk dentro de vSphere. Todos estos nombres y modos diferentes pueden ser confusos y comprender la memoria persistente puede ser un concepto difícil de dominar. Entonces, comencemos con lo básico.

¿Que es Memoria Persistente?

Aunque PMem ha existido durante algunos años, podría decirse que todavía es una tecnología emergente. PMem toma medios no volátiles y los coloca en un módulo de memoria (DIMM), y se instala junto con los DIMM volátiles dentro de un servidor. Dado que PMem no es volátil, es capaz de retener datos después de cualquier evento de energía planificado o no planificado. En esencia, la memoria persistente llena la brecha entre la DRAM y el almacenamiento tradicional en lo que respecta al rendimiento y el costo, al acercar los datos a la CPU.

Las aplicaciones que son sensibles al tiempo de inactividad y requieren un alto rendimiento pueden aprovechar PMem. Es importante resaltar que PMem está en el bus de memoria, por lo que mantiene esos datos más cerca del CPU en comparación con el almacenamiento tradicional, lo que resulta en una menor latencia y un mejor rendimiento en la mayoría de los casos. Para obtener más información sobre PMem High Availability, consulte la publicación del blog PMem HA.

Hay un par de soluciones PMem diferentes disponibles en el mercado:

• NVDIMM-N: esta solución contiene un módulo NAND-flash respaldado por batería dentro de un DIMM y los datos se transfieren entre los dos durante el inicio, el apagado y la pérdida de energía.

• Memoria persistente Intel Optane DC: también conocido como DCPMM, este módulo está diseñado para mejorar el rendimiento general a velocidades cercanas a la de la memoria. Aunque la latencia de DCPMM es más alta que la de DRAM, todavía está en el rango de los nanosegundos. Uno de los aspectos atractivos de DCPMM es el tamaño del módulo compatible con m´odulos DDR4, que actualmente viene en tamaños de 128, 256 y 512 gigabytes por módulo.
  • Esta oferta de Intel tiene tres modos de operación mencionados anteriormente:
    • Modo App Direct (AD): se utiliza como memoria persistente de baja latencia
    • Modo de memoria: utilizado como DRAM
    • Modo mixto: combinación de Modo App Direct y Modo de Memoria

Modos de Operaci´on (DCPMM)

Con la memoria persistente Optane DC de Intel, que no debe confundirse con el SSD Optane de Intel, el modo de operación (también llamado "objetivo") se configura dentro del BIOS y se aplica en el siguiente reinicio. Durante este paso, el modo se puede configurar en Modo App Direct, Modo de Memoria Mode o Modo Mixto.

Modo App Direct (AD)

En este modo, la capacidad de PMem se presenta como almacenamiento persistente direccionable por bytes en el sistema operativo. En el caso de vSphere, las máquinas virtuales contenidas dentro de un host que tiene módulos PMem instalados en este modo, permitirán que las VMs consuman memoria persistente. Este modo puede aumentar considerablemente el rendimiento de la aplicación, pero es probable que se requiera algún ajuste de la aplicación para un rendimiento óptimo. Un ejemplo son los ajustes de cola del registro (TOFL) de MSSQL. Normalmente, una aplicación puede beneficiarse de la reducción de los cuellos de botella de I/O al tener acceso a la memoria persistente no volátil en este modo. Algunos casos de uso que resultaron en ganancias de rendimiento incluyen SAP HANA, Oracle, MSSQL y la base de datos en memoria REDIS, entre otros. Consulte los informes técnicos de rendimiento de Intel y VMware para obtener más información.

Modo de Memoria

En el modo de memoria, PMem se expone a vSphere como DRAM; el módulo PMem no se puede usar como almacenamiento persistente en esta configuración. El modo de memoria permite utilizar módulos PMem más baratos y de mayor capacidad como DRAM volátil principal. Este modo expande la capacidad DRAM del host para que sea igual a la cantidad de PMem instalado en la máquina y permite que las VM utilicen este PMem como si fuera una memoria volátil normal. Esta configuración no requiere modificaciones en la aplicación para aprovechar los beneficios de costo y capacidad de PMem. Normalmente, las aplicaciones no modificadas que necesitan más memoria volátil pueden aprovechar este modo.

Modo Mixto

Este modo permite a los usuarios utilizar una sección del módulo DCPMM en un porcentaje dedicado al modo de memoria y el resto para usarlo como modo de App Direct. Por ejemplo, configurar DCPMM con el modo de memoria al 65% dejará el 35% en el modo App Direct. Para diferentes casos de uso, Intel sugiere probar el rendimiento en ambos modos, ya que no todas las aplicaciones tienen el mismo perfil de I/O.

PMem en vSphere

La memoria persistente es compatible con vSphere a partir de vSphere 6.7 y versiones posteriores. Aunque PMem no es compatible con vSAN, las máquinas virtuales en clústeres de vSAN aún se pueden configurar con vPMem y vPMemDisks. Para que las máquinas virtuales de vSphere utilicen dispositivos PMem virtuales, PMem debe exponerse en el modo App Direct. vPmem y vPMemDisk son dispositivos virtuales que se asignan desde App Direct PMem disponible en el host.

PMem se puede agregar como vPMem agregando un dispositivo vNVDIMM durante la creación o edición de una maquina virtual. Cuando se agrega un dispositivo vNVDIMM, su tamaño debe ser igual o menor que la cantidad total de PMem disponible en el host residente. Durante este paso, se crea automáticamente un controlador NVDIMM para que esta VM administre el nuevo dispositivo NVDIMM. Esto le parecerá a la maquina virtual como si se estuviera ejecutando en un host con todos sus PMem configurados en App Direct Mode.

Para el caso en el que queramos presentar la memoria persistente como un dispositivo de almacenamiento rápido a una VM, se puede agregar un nuevo disco duro a la máquina virtual como vPMemDisk. Si el host está configurado en App Direct Mode, puede configurar un dispositivo vPMemDisk modificando la política de almacenamiento de la máquina virtual. Después de agregar el disco duro, seleccione la política denominada "Host-local PMem Default Storage Policy". El contenido del nuevo disco duro se colocará en el módulo PMem.

Resumen

En resumen, vSphere permite la integración de tecnologías emergentes como la memoria persistente y, a su vez, ayuda a mejorar el rendimiento y reducir el costo total de propiedad al agregar opciones de memoria más baratas en capacidades más grandes, así como una latencia reducida en las aplicaciones.

Recursos adicionales de PMem:

Enhancements to Working with PMEM in the vSphere Client

Migrating and Cloning VMs using PMem in vSphere

Persistent Memory

Using Persistent Memory