持久内存架构与工程实践
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作者李志明等
出版社电子工业出版社
ISBN9787121401268
出版时间2021-01
装帧平装
开本16开
定价99元
货号1202300920
上书时间2024-06-02
商品详情
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作者简介
目录
第1章 持久内存的需求
1.1 持久内存的产生
1.1.1 大数据发展对内存的需求
1.1.2 内存和存储间的性能鸿沟
1.1.3 持久内存的使用场景
1.2 非易失性存储介质
1.2.1 传统非易失性存储介质
1.2.2 新型非易失性存储介质
1.2.3 非易失性存储介质主要特性比较
1.3 持久内存模块
1.3.1 持久内存的JEDEC标准分类
1.3.2 Intel傲腾持久内存
参考文献
第2章 持久内存的架构
2.1 内存数据持久化
2.1.1 数据持久化
2.1.2 持久化域
2.1.3 异步内存刷新技术
2.2 持久内存硬件架构
2.2.1 持久内存的硬件模块
2.2.2 持久内存的外部接口
2.3 持久内存及主机端的固件架构
2.3.1 接口规范
2.3.2 持久内存固件
2.3.3 主机端固件
2.4 持久内存的安全考虑
2.4.1 威胁模型
2.4.2 安全目标
2.4.3 基于硬件的内存加密
2.5 持久内存的可靠性、可用性和可维护性
2.5.1 可靠性、可用性和可维护性定义
2.5.2 硬件基础
2.5.3 错误检测和恢复
2.5.4 单芯片数据纠正和双芯片数据纠正
2.5.5 巡检
2.5.6 地址区间检查
2.5.7 病毒模式
2.5.8 错误报告和记录
2.5.9 持久内存故障隔离
2.5.10 错误注入
2.6 持久内存的管理
2.6.1 带内管理和带外管理
2.6.2 温度管理
2.7 持久内存的性能
2.7.1 空闲读取延时
2.7.2 带宽
2.7.3 访问粒度
2.7.4 加载读取延时
2.7.5 应用性能
第3章 操作系统实现
内容摘要
本书以工程实践为导向，详细阐述了持久内存的整体技术细节。本书对持久内存的硬件和固件架构、编程模型、优化方法等方面都进行了深入剖析。从架构选择、方案实施、性能调优几个方面，对数据库、大数据等场景进行了细致介绍，以帮助读者建立掌握持久内存应用的系统方法。本书还对持久内存和内存计算的未来发展趋势也进行了探讨，通过抛砖引玉，希望对业界人员在该领域的进一
步创新有所帮助。
主编推荐
"全面介绍持久内存原理、设计与实现的系统性著作
不可错过的下一代 AI 系统底层技术
英特尔公司多位一线专家的理论知识结晶与经验总结
剖析持久内存的开发、验证和应用等前沿工作
囊括持久内存产生背景、技术分类、硬件和固件架构、编程模型和开发库、性能优化方法，以及在数据库及大数据等领域的应用
英特尔内部数十年材料科学研究、半导体创新和制造专业知识的结晶"
媒体评论
"推荐序一
当我们审视人工智能、5G、自动驾驶、电子商务、区块链等行业的技术发展趋势时，都会碰到一个挑战：其对数据的需求持续增长，并且超过了我们现有的存储、移动和处理数据的能力。DRAM（Dynamic Random Access Memory）虽然速度足够快，且可以将稳定的数据流提供给功能强大的处理器和AI算法，但由于其价格昂贵，因此只能用于小容量设计。当数据量超过DRAM的容量时，处理器就要从后级存储中获取数据，从而导致访问延时呈指数级增长。因此，我在整个职业生涯中一直致力于开发新兴的存储技术，以期解决DRAM速度与存储容量和非易失性之间的矛盾，从而推动该行业的持续发展。
借助英特尔傲腾持久内存，我们在内存-存储子系统中创建了一个新层次，这使整个行业都会受益。持久内存基于革命性的英特尔3D-XPoint技术，将传统内存的速度与容量和持久性结合在一起。自从该方案于2019年4月推出起，我们已经看到了一系列针对数据存储问题的创新解决方案。例如，在相同成本的硬件上支持更高密度的虚拟机，或通过从持久内存中重建数据库来减少重新加载时间。DRAM已接近其扩展极限，而处理器技术还需继续扩展性能及其相应的内存需求，因此拓展新层次的内存是一个必然趋势。英特尔只是这场革命的个成员。
中国有着丰富的创新成长土壤。从2019年英特尔傲腾持久内存发布后，中国就一直站在持久内存应用创新的前沿。从AI推理系统优化、内存数据库更具扩展性和负担性，到建立适合社区的开放性解决方案，中国公司对持久内存和新的内存-存储架构进行了大量探索，并在生产环境中进行了部署实践。
自20多年前NAND闪存问世以来，在内存-存储架构中引入新层级是业界很艰巨的挑战。创新者们正在尝试把物理及虚拟化的基础架构、中间件和软件融合在一起，以加速下一波技术发展趋势。我很荣幸能为这项工作做出一些贡献，也欢迎您加入这场持久内存技术革命。
阿尔珀·伊尔克巴哈（Alper Ilkbahar）
数据平台事业部副总裁
内存和存储产品事业部总经理
英特尔公司
2021年1月
推荐序二
持久内存并不是一个全新的概念。学术界早在20世纪就已经开始了对持久内存颗粒和应用技术的研究。随着移动互联网的蓬勃发展，应用接入端对存储系统的要求不断提高，数据规模越来越大，数据访问频率越来越高，曾被寄予厚望的Flash技术，愈发难以满足需求。从早期的Flash DIMM（一种将Flash颗粒贴在DIMM条上的技术），到NVDIMM标准的确立，再到基于DRAM+Flash的NVDIMM-N产品的问世，业界关于持久内存的尝试从未停止。但真正把持久内存从实验室推向工业界的是2016年英特尔公司和美光（Micron）公司联合发布的3D-XPoint技术，以及之后英特尔公司基于3D-XPoint研发的英特尔傲腾系列产品和配套的软硬件架构。
Flash是一项被熟知的技术，手机、计算机等各类电子产品都使用Flash作为数据存储介质。在数据中心内部，Flash作为主要的高速存储介质，响应着峰值高达每秒上亿次的请求。作为硬盘的替代品，Flash很好好地解决了读写延时和存储密度低等问题。然而，Flash的读写长尾延时、页对齐访问、读写放大及擦写寿命短等问题，了Flash的使用场景。此外，从平均访问延时上分析，Flash百微秒的量级与内存几十纳秒的量级有着约103量级的差距。简单来说，访问一次Flash的耗时与访问1000次内存的耗时相同，存储系统中的数据持久化操作仍是突出的性能瓶颈。传统的DRAM，由于其容量有限且数据易失，无法满足数据量和编程模型的需求。持久内存，尤其是3D-XPoint技术的出现，在一定程度上解决了这些问题。
持久内存拥有比Flash更低的读写延时、更稳定的QoS、更长的寿命，其近似内存的读写访问模式可以提供更好的性能。利用3D-XPoint技术的高存储密度，可以将单台机器的内存容量轻松扩展到几TB。借助持久内存的数据非易失特性，可以重新构建存储系统的数据持久化架构，实现更好的服务质量和更高的数据恢复效率。然而令人遗憾的是，国内关于持久内存的研究较少，且缺乏系统性，对这项技术感兴趣的人很难通过网络获取相关资料。已经使用持久内存技术的团队，对该技术的了解往往也只停留在表面。这极大地了技术人员对持久内存的技术探索和规模部署，导致一些适合部署持久内存的场景还在使用不适合的旧技术，甚至干脆不能提供满足需求的策略。
这本由英特尔公司一线技术人员编写的《持久内存架构与工程实践》，详细地介绍了持久内存技术的软硬件架构。相信有一定计算机体系结构基础的读者，在读完这本书之后，对持久内存会有更清晰的认识，进而可以尝试在自己的项目里使用持久内存。我阅读本书之后，有如下体会。首先，本书的知识结构很好系统。不像网络上关于持久内存的只言片语，或者一些应用场景中对持久内存介绍的浅尝辄止，本书比较系统和全面地介绍了持久内存的原理、架构及使用模式等。其次，内容有针对性且通俗易懂。本书作者来自英特尔公司一线技术团队，他们在推广持久内存技术的过程中，汇总了业务团队和一线研发人员很关注的问题，并在书中对这些问题进行了有针对性的解答和介绍，内容鞭辟入里。很后，本书还集成了持久内存工程实践的例子。这些工程实践是过去一年中知名互联网厂商规模部署持久内存的真实案例，时效性强，极具参考性，是的技术资料。
国内的技术人员为了解近期新技术，在很多时候只能阅读翻译的外文书籍，或者查阅国外的资料，因此获取的资料要么已经过时，难以举一反三，要么翻译不符合我们的语义，难以全面理解，要么举例离我们的生活太远，不能很好领悟。本书接近由国人编写，面向国内技术人员，书中的案例更多地取自国内场景，在确保严谨的同时，为读者带来了很好的阅读体验。
在移动互联网时代，越来越多的国内厂商探索出了有自身特色的应用。希望这本书可以帮助读者在自己的场景中，借助持久内存，创造出更大的价值。
感谢李志明、潘丽娜、朱大义、张志杰和整个英特尔团队，在百度导入持久内存技术的过程中给予的帮助。谢谢！
张家军
系统部不错经理
百度
2021年1月"
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