英特爾® 傲騰? 持久內存是一款革命性的持久內存產(chǎn)品，補齊了DRAM與磁盤之間的需求缺口，重構內存/存儲層次架構，集大容量、經(jīng)濟性和持久性于一身，幫助用戶優(yōu)化數(shù)據(jù)中心基礎設施，滿足大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫、云與虛擬化、分布式存儲等多種應用場景需求。為了幫助用戶通過傲騰持久內存來實現(xiàn)應用創(chuàng)新優(yōu)化，助力企業(yè)業(yè)務系統(tǒng)實現(xiàn)性能突破，浪潮發(fā)布了基于英特爾® 傲騰? 持久內存的多種場景方案，本方案是基于英特爾® 傲騰? 持久內存200系列的IPFS應用方案。

　　作為一種面向全球的點對點分布式文件系統(tǒng)，星際文件系統(tǒng)（Inter-Planetary File System，IPFS）憑借去中心化、開放、安全性與透明性高等優(yōu)勢，已經(jīng)成為一個流行的網(wǎng)絡存儲協(xié)議。它是一個類似 HTTP 協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)底層協(xié)議，已被成功應用于數(shù)據(jù)存儲、文件傳輸、網(wǎng)絡視頻、社交媒體、去中心化交易等各個領域。在這些技術趨勢的推動下，基于 IPFS 網(wǎng)絡的相關 Filecoin（FIL）產(chǎn)業(yè)也在不斷壯大。

　　為了推動 IPFS 行業(yè)的發(fā)展，并助力 IPFS 服務提供商獲取更多的價值，浪潮與英特爾協(xié)作，推出了搭載第三代英特爾® 至強® 可擴展處理器、英特爾® 傲騰? 持久內存200系列的基于區(qū)塊鏈的高算力分布式存儲解決方案。該解決方案具備高性能、低總體擁有成本（TCO）、高擴展性、高穩(wěn)定性與可用性等優(yōu)勢，能夠更高效地推動 IPFS 業(yè)務的拓展與應用。

　　挑戰(zhàn)：化解 IPFS存在的性能瓶頸

　　數(shù)字技術的創(chuàng)新與數(shù)字經(jīng)濟的快速發(fā)展帶來了存儲需求的爆發(fā)式增長，這讓基于 IPFS 的持久且分布式存儲應用獲得了巨大的增長空間。業(yè)界人士預計，當前 IPFS 在世界上擁有的總有效算力將在未來5-6年內，從2.959EiB提升到1ZiB。這意味著IPFS Filecoin業(yè)務在可預期的未來，將會帶來高額且穩(wěn)定的收益。

　　對于IPFS Filecoin業(yè)務，構建分布式計算與存儲集群至關重要。要滿足此需求，服務提供商不僅需要部署性能強大、性價比突出的CPU、GPU、存儲、內存等核心硬件，還需要基于IPFS應用需求對系統(tǒng)進行深度優(yōu)化與定制，以提供更加簡化的運維，更高的穩(wěn)定性與可用性，在提升IPFS Filecoin產(chǎn)出的同時，降低系統(tǒng)不可用所帶來的損失。

　　其中服務提供商在構建IPFS Filecoin解決方案的過程中，面臨提供大容量且經(jīng)濟的內存池問題，IPFS Filecoin在進行數(shù)據(jù)讀寫時，數(shù)據(jù)將暫時存儲在內存上， 因此內存容量的大小將直接影響IPFS Filecoin的讀寫性能和整體產(chǎn)出。但與此同時，大規(guī)模的IPFS Filecoin集群意味著需要構建海量空間的內存池，將帶來巨大的成本壓力。

　　英特爾® 傲騰? 持久內存創(chuàng)新性解決方案新增內存擴展方式專為打破服務器內存容量限制而優(yōu)化，補齊了DRAM內存與磁盤之間的需求缺口，打造高性能、大容量的持久內存層，有助于更加高效地挖掘數(shù)據(jù)的潛在價值。

　　圖1：英特爾® 傲騰? 持久內存存儲層

　　英特爾®傲騰?持久內存新一代產(chǎn)品200系列(Barlow Pass，即BPS)基于第三代英特爾®至強®可擴展處理器優(yōu)化，容量有128GB、256GB和512GB三種。相對于上一代100系列產(chǎn)品，Ice Lake平臺單顆CPU最大可支持到4TB容量，內存頻率提升至3200MT/Sec，單通道平均性能提升25%。

　　英特爾®傲騰?持久內存200系列具有兩種工作模式：內存模式（MM）和App Direct 模式（AD）

　　內存模式，CPU內存控制器將所有英特爾®傲騰?持久內存200系列視為易失性系統(tǒng)內存（無數(shù)據(jù)持久性），以更低的成本提供更大的內存容量，無需更改應用，并且性能接近DRAM。

　　App Direct模式，能夠實現(xiàn)較大內存容量和數(shù)據(jù)持久性，支持持久內存編程，軟件和應用能夠直接與英特爾®傲騰?持久內存通信，降低了堆棧的復雜性，并充分利用緩存一致性的字節(jié)可尋址特性，將持久內存的使用擴展到本地節(jié)點之外；App Direct模式提供一致的低延遲，同時支持更大的數(shù)據(jù)集。

　　圖2：英特爾®傲騰?持久內存工作模式

　　本方案使用英特爾® 傲騰? 數(shù)據(jù)中心級持久內存擴展內存容量，解決服務器內存不足的問題，可以顯著降低企業(yè)TCO。本方案采用傲騰持久內存的內存模式，內存模式具有容量大、成本低、易用性等特點。設備即插即用，不需要客戶業(yè)務系統(tǒng)做任何修改。

　　方案驗證：英特爾® 傲騰? 內存性能優(yōu)勢顯著

　　浪潮針對業(yè)界主流的P2分離架構（圖3）進行方案驗證，根據(jù)每臺服務器P1階段每天的64G扇區(qū)吞吐量作為衡量指標，選擇3種配置方案進行比較（如表1），使用針對Intel cpu優(yōu)化過的lotus進行壓力測試，該版本是在開源版lotus基礎上進行了優(yōu)化。

　　圖2：P2分離架構

　　本次BPS方案測試分為2T DRAM方案、2T BPS方案和4T BPS方案，根據(jù)Intel優(yōu)化版，一個扇區(qū)任務需要3個核心，且64G扇區(qū)在P1階段需占用2倍內存，因此，P1階段CPU核心數(shù)和內存容量容易出現(xiàn)瓶頸，2T BPS方案使用64G扇區(qū)14任務并行，此時占用42個核心，需要在每顆CPU下均掛載2個NVMe。4T BPS方案使用64G扇區(qū)30任務并行，此時占用90個核心。本次測試，使用單CPU模擬雙路性能。

	2T DRAM(基準)	2T BPS	4T BPS
CPU	Intel Icelake 6346*2		Intel Icelake 8358*2
Memory	32*64GB DDR4	16*32GB DDR4	16*64GB DDR4
BPS	-	16*128GB BPS	16*256GB BPS
SSD	4*7.6T KIOXIA CM6
GPU	1*NV 3090
并行任務	64G 扇區(qū)14任務	64G 扇區(qū)14任務	64G 扇區(qū)30任務

表1：配置對比表

　　測試結果如下：

配置	2T DRAM	2T BPS	4T BPS
P1耗時	370分鐘	472分鐘	472分鐘

　　表2：測試結果表

　　使用每天每臺服務器封裝的P1容量大小進行3個方案橫向比較，2T DRAM方案的每天P1封裝吞吐量為(24h*60/370分鐘)*64GB=3487GB， 2T BPS方案的每天P1封裝吞吐量為(24h*60/409分鐘)*64GB=3154.6GB，4T BPS方案的每天P1封裝吞吐量為(24h*60/472分鐘)*64GB=5,857.6GB。

　　圖4：性能對比圖

　　2T BPS方案性能是2T DRAM方案的90.5%，但2T BPS方案的整機價格卻低于2T DRAM方案，具有明顯的成本優(yōu)勢。

　　4T BPS方案吞吐量是2T DRAM方案的168%，并且受限于DRAM容量大小，雙路AMD服務器最大只有2T內存，要達到4T內存只能使用2臺雙路服務器，4T BPS方案在空間和能耗上比2T DRAM方案有更大優(yōu)勢，因此將帶來更多的成本節(jié)約，這在當前企業(yè)數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長、在大數(shù)據(jù)方面的投入逐漸增大的背景下，顯然具有重要意義。