什么是PM,什么是SCM,和NVM什么关系?

转载自:http://blog.jcix.top/2019-02-18/pm-nvm/#NVMPM_SCM

近几年,不论在学术界还是工业界,NVM 都是比较前沿的技术。其实 NVM 一词并不新,是因为 PM(或称 SCM)这个与 NVM 有关的概念的出现,使得 NVM 这词又 “火” 了一把。在近年的相关文献中,NVM 也经常被和 PM(SCM)混用,让人搞不清。本文捋一捋它们之间的关系。

NVM

准确来说,NVM (non-volatile memory) 指的是非易失的物理存储介质,比如 NAND flash、PCM、3D XPoint 等都算是 NVM,这些 NVM 可以做成 SSD 形式,也可以做成 PM (或称 SCM)。

           NVM存储介质
               |
               V
           NAND Flash   ---+
                           |
    +--     PCM         ---+--> SSD
 +--+                      |
 |  +--    3D XPoint    ---+
 V
 PM 
(SCM)

NVM 与 SSD 的关系

我们常见的 SSD,不管是 SATA 接口还是 PCIe 接口,基本都是基于 NAND Flash 的;当然也有例外,Intel 两年前推出的 Optane SSD 就基于 3D XPoint 而非 NAND Flash。不管底层介质是 Flash 还是 3D XPoint,这些介质广义上都是属于 NVM 的。它们都是存储设备,是块设备,是 IO 设备,除了性能,用户软件都可以将它们无差别地看成 SSD。

NVM 与 PM (SCM) 的关系

现在,PCM、3D XPoint 等新型的 NVM 也被用于制作 DIMM 接口的内存条,被称为 PM 或 SCM。

其实 PM (persistent memory) 或者 SCM (storage class memory)基本为同义词,指的是内存 DIMM 接口的、可字节寻址的 NVM 设备。新型的 NVM 存储介质相对 NAND Flash 更容易做到细粒度读写,更适合做成可字节寻址 (byte-addressable) 的内存形式。并且,因为密度更大,基于新型 NVM 介质的 PM 可以做到 DRAM 内存条容量几倍;也由于新型 NVM 介质还不及 DRAM 的性能,PM 的读写速度可能比 DRAM 内存条慢几倍。

NVDIMM 又是什么?

“非易失内存条”其实并非近几年才出现,很久之前就有基于 NAND Flash 的非易失型内存条 (一般被称为 NVDIMM),不过这种 NVDIMM 通常被做成“电池 + Flash+DRAM” 的形式:通电时,依然是依靠 DRAM 工作,断电时才用电池电量将 DRAM 数据刷回 Flash。Flash 无法直接代替 DRAM 是是因为 Flash 的读写粒度不一致,且存在写前擦除、拷贝等要求,不利于直接进行细粒度存取。这种设计就导致 NVDIMM 只可能比一般 DRAM 内存条更贵,且不可能做的比 DRAM 内存有更大容量密度。

总结

虽然容易有歧义,但近年依然有很多文献称基于 PM 或 SCM 为 NVM。因此阅读文献时我们可以认为:狭义上,NVM 可以指 Flash、PCM 等存储介质;广义上,NVM 也可以指 SCM、PM 等存储设备,其实早年间,也有称 SSD 为 NVM 的。

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