Điện toán và dữ liệu, đồng hành cùng phát triển

Ông Robert B. Crooke – Phó chủ tịch cấp cao và Tổng giám đốc của Bộ phận Giải pháp về Bộ nhớ không khả biến tại Tập đoàn Intel đã có những chia sẻ về sự kết hợp giữa điện toán và dữ liệu trong thời đại bùng nổ về các thiết bị kết nối thông minh, các dịch vụ kỹ thuật số và các ứng dụng đám mây đồng thời giới thiệu các công nghệ mới về bộ nhớ và lưu trữ của Intel.

Robert_Crooke_ [331309]

Sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị kết nối thông minh, các dịch vụ kỹ thuật số, và các ứng dụng đám mây đã tạo ra cơn bùng nổ về dữ liệu. Điều này đã đem đến những trải nghiệm mới trên mọi phương diện trong cuộc sống của chúng ta, từ các thành phố thông minh đến các phương tiện giao thông vận tải tự động, y học chuẩn xác, trải nghiệm chơi game sống động như thật và còn nhiều lĩnh vực khác.

Đồng thời, Định luật Moore đang tạo ra những khả năng điện toán tuyệt vời hơn có thể ứng dụng trong công nghệ đám mây và các thiết bị để tận dụng nguồn dữ liệu đó. Nhờ vào các phép phân tích để có những cái nhìn sâu sắc có giá trị thực tế và kịp thời tạo điều kiện cho các phát hiện mới và cải thiện chất lượng dịch vụ trong các lĩnh vực như giải trình tự gen, dự đoán thời hạn bảo dưỡng nhà máy và phát hiện gian lận trong ngành bán lẻ.

Sự phát triển của khối lượng dữ liệu và các khả năng điện toán ngày càng phức tạp là một cơ hội tuyệt vời để cải tiến các thiết bị và công nghệ điện toán đám mây, kết quả là tạo ra một vòng tròn phát triển bền vững. Tuy nhiên, thách thức lớn nhất nằm ở việc thu hẹp khoảng cách giữa các dữ liệu và bộ vi xử lý trung tâm (central processing unit – CPU)

Trong lịch sử, phát triển về việc cải cách hiệu năng của bộ nhớ luôn đi sau cải cách hiệu năng của CPU tạo ra các tình huống mà CPU phải đợi dữ liệu xuất ra từ bộ nhớ. Ngoài ra, chúng ta bị giới hạn bởi khối lượng của bộ nhớ và khoảng cách từ bộ nhớ đến CPU. Hai hạn chế này đã tạo ra hiện tượng “nghẽn cổ trai” dữ liệu. Kết quả là một lỗ hổng công nghệ giữa DRAM và ổ đĩa cứng. Nhưng tình hình này đang thay đổi khi các công nghệ mới đang dần đáp ứng nhu cầu của bộ nhớ và lưu trữ.

Intel đang dẫn đầu thúc đẩy sáng tạo – nhờ vào hiểu biết sâu sắc của chúng tôi về khoa học vật liệu và kiến trúc máy tính – để đẩy mạnh phát triển bộ nhớ và lưu trữ với tốc độ nhanh hơn nhằm loại bỏ hiện tượng “nghẽn cổ chai”. Intel tin rằng hai sáng kiến công nghệ mới nhất – công nghệ 3D XPointTM và 3D NAND – là chìa khóa để bắt kịp tốc độ phát triển của khối lượng dữ liệu ngày càng tăng và khả năng điện toán ngày càng phức tạp.

DataSphere Graphic [331308]

Bộ nhớ lớn hơn và tốc độ lưu trữ nhanh hơn đem lại giá trị đáng kể cho các đám mây, cho phép chúng ta tự động hóa và phân tích khối lượng dữ liệu ngày càng tăng một cách hiệu quả, nhờ đó các doanh nghiệp sẽ vận hành với năng suất cao hơn. Nhu cầu cải tiến lưu trữ và bộ nhớ rất rõ ràng và cơ hội đang rộng mở, dù là trong lĩnh vực chăm sóc khách hàng, tối ưu hóa chuỗi cung ứng, phát hiện gian lận tài chính, hay nghiên cứu chăm sóc sức khỏe chuẩn xác, đều cần phải xử lý và phân tích khối lượng dữ liệu lớn trong thời gian thực. Ví dụ như, Facebook và Intel đang hợp tác để phát triển công nghệ Intel® Optane™ và Facebook đang cố gắng tái cấu trúc lại hệ thống lưu trữ của mình để tận dụng tối đa công nghệ này. Thí nghiệm đầu tiên của cứng thể rắn (SSD) Intel Optane – sử dụng 3D XPoint Memory Media – cho thấy công nghệ này giúp giảm độ trễ xuống 10 lần và tăng thông lượng lên 3 lần so với NAND SSDi, cho phép dữ liệu di chuyển với tốc độ nhanh hơn từ thiết bị lưu trữ đến CPU.

Sự xuất hiện của bộ lưu trữ có tốc độ nhanh hơn và bộ nhớ có khối lượng lớn đem lại lợi ích to lớn cho các thiết bị giúp các thiết bị này có khả năng tạo ra các trải nghiệm 3D sống động với tương tác như thật. Đơn cử như chơi game. Thế hệ các game thủ mới đặt ra các yêu cầu cao hơn. Thế giới game 3D sống động như thật mượt mà không bị gián đoạn mà các game thủ hàng mơ ước sẽ nằm trong tầm tay với các giải pháp về bộ nhớ và lưu trữ mới này. Các đoạn phim cinematic, màn hình chờ, và các màn đổi level là các thủ thuật mà các lập trình viên sử dụng để che đậy hiện tượng “nghẽn cổ chai” do khối lượng bộ nhớ và lưu trữ thấp. Với bộ nhớ lớn hơn và lưu trữ nhanh hơn, các lập trình viên có thể đem đến trải nghiệm chơi game như mơ. Trong tương lai, Intel sẽ hợp tác với các lập trình viên thiết kế game để hiện thực hóa tiềm năng này.

Vậy công nghệ mới về bộ nhớ và lưu trữ của Intel chính xác là gì?

Công nghệ 3D XPoint là một đột phá tạo ra một thế hệ mới về bộ nhớ có thể giảm chi phí, và các thỏa hiệp về hiệu năng và sức mạnh mà hầu hết các nhà xây dựng hệ thống phải chấp nhận khi thiết kế các giải pháp về lưu trữ và bộ nhớ. Công nghệ này dày hơn DRAM và nhanh hơn NAND, cho phép chúng ta đặt nhiều dữ liệu hơn đến gần với CPU hơn. Công nghệ Intel Optane sử dụng 3D XPoint Memory Media và sẽ ra mắt thị trường dưới các sản phẩm Intel® SSD và DIMM. Công nghệ này cho phép bộ nhớ có khối lượng lớn hơn và lưu trữ có tốc độ nhanh hơn để tăng tốc truy cập vào các dữ liệu “nóng” thường xuyên được sử dụng nhất trong các server và các thiết bị.

Công nghệ 3D NAND cho phép cung cấp lưu trữ lớn hơn nhiều với chi phí rẻ hơn. Các ổ cứng dạng rắn SSD của Intel với công nghệ 3D NAND sẽ đem đến nhiều cơ hội cho phép sử dụn ổ cứng SSD thay vì ổ đĩa cứng trên các máy tính cá nhân, các thiết bị và server để lưu trữ dữ liệu trong đám mây. SSD có tốc độ nhanh hơn ổ đĩa cứng gấp 100 lầnii, điều này sẽ giúp giảm thời gian khởi động, tăng tốc độ đăng tải các video và đem đến trải nghiệm chơi game tuyệt vời hơn mượt mà hơn. SSD có độ ổn định cao hơn ổ đĩa cứng gấp 10 lầniii giúp bảo vệ dữ liệu cá nhân của bạn tốt hơn.

Những thay đổi lớn trong lưu trữ và bộ nhớ cũng đem lại nhiều cơ hội mới cho phép nâng cao nền tảng điện toán đưa ra những phương hướng mới để sử dụng và tối ưu hóa bộ nhớ và lưu trữ trong nền tảng điện toán. Chúng tôi xem xét bộ nhớ và lưu trữ với tầm nhìn hướng đến những cải cách hiệp trợ cho cả kiến trúc điện toán và sự phát triển của các doanh nghiệp. Sẽ ra sao nếu như chúng ta có thể đặt một terabyte dữ liệu lên một diện tích có kích thước bằng một chiếc tem thư hay một petabyte lên một diện tích có kích cỡ một hộp pizza? Điều đó nghĩa là lưu trữ 250.000 bài hát iv lên một thiết bị nhỏ như chiếc tem thư hay lưu trữ 250.000 bộ phim có độ phân giải caov lên một thanh nhớ kích thước như hộp pizza.

Chúng tôi sẽ tiếp tục cải tiến công nghệ 3D NAND và Intel Optane để bắt kịp với đà cải tiến công nghệ trong lĩnh vực điện toán nhờ đó tối ưu hóa CPU và bộ nhớ để giảm thiểu hiện tượng dữ liệu chậm trễ. Khi bộ nhớ và lưu trữ đang ngày càng quan trọng hơn đối với hiệu năng của các ứng dụng trong thế giới kết nối, các công nghệ này sẽ mở ra những chân trời mới để suy nghĩ về việc điện toán cho các thiết bị kết nối và đám mây. Đây là một phần của vòng tròn phát triển bền vững khi đám mây, Internet của Vạn vật và bộ nhớ được gắn liền với nhau bằng khả năng kết nối và được cải tiến bằng các phát minh điện toán do Định luật Moore điều phối.

Chúng tôi rất phấn khởi về các lĩnh vực sẽ được lợi từ công nghệ Intel Optane và Intel SSD với công nghệ 3D NAND để đem điện toán và dữ liệu đến gần với nhau hơn. Chúng tôi còn phấn khởi hơn nữa về cách con người sử dụng các bộ nhớ có khối lượng lớn hơn và lưu trữ tốc độ nhanh hơn trong những ứng dụng mà chúng tôi chưa hình dung ra được.

i Giảm thiểu độ trễ 10 lần và tăng thông lượng lên 3 lần được đo bởi Intel sử dụng RocksDB dựa trên các bài kiểm tra được công bố tại rocksdb.org: 1B Key Database được sử dụng, 8 “thanh” với 25M Key/Value mỗi thanh, 20 byte khóa, 800 byte giá trị, 50% nén, ~100 GB trên đĩa. Đọc: Tất cả các thanh ngẫu nhiên đọc tất cả các khóa. Đọc/Viết: Tất cả các thanh ngẫu nhiên đọc các khóa một thanh viết cập nhật lên đến 80 khóa/giây

ii Các thông tin về công nghệ được đưa ra dựa trên các so sánh về độ trễ, độ dày và ghi đè dữ liệu cũ giữa các công nghệ bộ nhớ được ghi nhận trên các thông số được công bố của các sản phẩm bộ nhớ trên thị trường so với thông số trong nội bộ Intel.

iii Nguồn: Intel SSD – Intel SSD Annualized Fail Rate Report for all of 2015. HDD – Backblaze.com: https://www.backblaze.com/blog/hard-drive-reliability-q3-2015/

iv 4 MB MP3 file

v 4 GB file phim HD