无需增加物理内存便可提高内存处理性能的内存扩展技术

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2019年03月31日

株式会社富士通研究所 (注1) （以下简称：富士通研究所）与富士通株式会社 (注2) （以下简称：富士通）共同研究开发的内存扩展技术“MMGIC” (注3) ，在印度Sify Technologies Limited (注4) （以下简称：Sify）的数据中心进行了验证试验。通过将该技术应用于1台服务器，成功实现了相当于10台服务器的系统性能。这样，与整个系统（包含应用了该技术的服务器）相比，系统性能最高可达原来的3.6倍。

背景

近年来，企业需处理的数据量急剧增加，且高速处理大容量数据的需求也在日益高涨。在内存系统中，存储在服务器内存（DRAM）的数据，由于受到可安装在每台服务器物理内存容量的限制，因此在处理大容量数据时，并不是所有数据都能够加载到内存中，这会导致性能的大幅下降。针对这个课题，富士通研究所和富士通在2015年11月成功研发了利用闪存虚拟扩展内存容量的内存扩展技术“MMGIC”。此次，富士通与从2015年开始便建立了战略合作伙伴关系的Sify合作，在其数据中心进行了本技术的验证试验并确认了此项技术的有效性。

验证试验概要

1. 时间
   2017年8月～2018年6月
2. 内容

   在由Sify运营的印度国内面向大众的门户网站“sify.com”的Web系统中,为了更为顺畅地发送内容（尤其重视反馈响应），在对内存处理要求较高的高速缓存服务器上实施完成了此项试验。此次，内存扩展技术被应于可处理3TB数据的10台高速缓存服务器（由富士通的PC服务器“FUJITSU Server PRIMERGY”构建组成）中的1台。该试验通过利用“sify.com”中实际使用的数据与访问模式，对高速缓存服务器的内存仅由DRAM（256GB）组成时，以及基于“MMGIC”闪存（2.5 TB）进行扩展时的，高速缓存服务器和Web系统的性能进行了比较（图1）。

   

   图1. 验证试验的系统构成

3. 效果

   通过应用“MMGIC”，在不物理增加安装在高速缓存服务器上的DRAM的情况下，将闪存作为虚拟内存，内存容量增加到了原来的10倍（1台服务器实现了相当于10台服务器的性能），且不会降低性能。由此，整个系统的处理能力得到了提高，Web系统的性能是原来的3.6倍（图2）。

   

   图2．通过内存扩展技术“MMGIC”提高系统性能

4. 应用技术
   1. 内存扩展技术“MMGIC”（2015年11月新闻发布）

      通过服务器上的应用软件直接访问控制类似黑盒子的SSD内的闪存，从而获取更高性能。

   2. 面向“MMGIC”优化的高速缓存系统（2017年3月论文发表）

      使用了由两种类型的存储空间构成的存储控制系统：高速小容量（DRAM）和低速大容量（MMGIC）存储空间。通过将高频访问的数据分配给高速存储器DRAM，将访问频率较低的数据分配给低速存储器“MMGIC”，实现了兼顾高性能和高容量特性的高速缓存系统（图3）。

      

      图3．传统缓存系统与面向“MMGIC”优化的缓存系统的比较

今后

基于该技术，在对内存处理要求较高的系统中，能够将所有处理数据都放置于大容量虚拟内存中，这将实现整个系统的高速化。富士通研究所与富士通将进一步验证此项技术的精度，并推进其产品化。

评价

Sify Technologies Cloud & Engineering Services公司总经理Jitender D.：

Sify的门户网站通过使用服务器集群，在娱乐部门发送图像、视频等各种媒体文件。随着数据量的爆发式增长，我们需要对集群的内存容量进行扩展。这是因为需要内存容量来支持高吞吐量。我们利用这些媒体文件的缓存及检索功能，对富士通的内存扩展技术进行了评估。验证结果表明，容量扩大到了仅使用DRAM系统的10倍，性能则提高到它的3倍。基于这种内存扩展技术，我们可以期待将来在系统扩展方面能够抑制整体资本的支出。

注释

 注1 株式会社富士通研究所：

社长 古田 英范
总公司所在地 日本神奈川县川崎市

 注2 富士通株式会社：

社长 田中 达也
总公司所在地 日本东京都港区

 注3 内存扩展技术：

“面向大数据处理，优化的软件控制型固态硬盘”（2017/02/04研究所技术介绍）

 注4Sify Technologies Limited：

Chairman & Managing Director：Raju Vegesna
总公司所在地 印度金奈市
印度国内为数不多的门户网站，其每日PV（页面浏览量）数约为118万
运营（http://www.sify.com）网站