近来需要对新硬件和数据库系统的结合进行一些探索，并将NVM相关领域作为长期研究方向，在此博客中记录相关知识点。博客里摘录了一部分前人总结的经验，论文里的核心思想，以及自己对NVM的一些理解。

NVM是什么？

1.NVM简介

NVM（Non-volatile memory）非易失性存储器，是一种新的硬件形态，当前具备典型代表的有PCM、RRAM、 MRAM和3D XPoint等等。

其中Optane作为3D XPoint的工业化产品形态，Optane是由Intel和Micron联合开发的一种新型非易失性介质3D XPoint构成的性能接近于DRAM的新型硬件设备具有非易失、按字节存取、存储密度高、低能耗、读写性能高（接近于DRAM）的特点，但也存在读写不对称，寿命不长的问题。
3D XPoint介质技术于2015年正式发布，基于3D XPoint首个存储产品（Optane SSD）于2016年下半年研制成功，于2017年7月开始量产。

2.NVM的定位

NVM的定位是介于DRAM和SSD之间的一种存储设备，兼具两者的特性，既具有接近于DRAM的访问性能和访问方式（按字节存取），又具备非易失性（断电不会丢失数据），我们今天主要针对Optane来讲一下NVM设备带来的特性。
目前Optane设备主要有两种不同的使用形态：SSD形态和内存形态，成型的硬件模式分别为Optane SSD和AEP（Apache Pass）。
现主要了解一下Optane SSD，Optane SSD是基于3D XPoint的首个工程化存储产品，2017年7月已经量产（PRQ）。Optane SSD是标准NVMe设备，符合NVMe 1.0标准，接口为PCIe Gen3x4，规划容量点有375GB，750GB和1.5TB（目前只有375GB一个规格）。由于Optane SSD是标准NVMe设备，不需要特殊的驱动或BIOS支持，因此很容易作为新存储产品被各种业务使用，减少引入的障碍。

3.Optane的应用场景

实际即Optane SSD的应用场景：

从Intel的官方示意图我们可以看到，目前Optane SSD的两种使用方式分别是：

（1）SSD高速存储和缓存

作为高速存储和缓存主要是利用其具备相比普通SSD更高的访问性能，以及不需要擦除的特性，可以使用在Mysql的binlog或者LevelDB的commitLog盘上，用于提高系统的整体访问性能。

（2）扩展内存

作为扩展内存主要是利用其具备接近DRAM的读写性能，且提供按字节存取的访问模式，为系统提供更大的内存量，Optane SSD的成本也相对DRAM更低，也能整体降低系统的成本。扩展内存目前有两个使用场景，一是作为Linux操作系统的交换分区，但需要特定的内核版本（4.11+）才能支持更加高效的运行（原有的交换分区是依赖于HDD设计的，故没有考量到太多性能的问题）。
二是通过使用使用ScaleMP和Intel联合开发的Intel Memory Drive Technology（IMDT）。IMDT的思路，是在物理机和操作系统之间加一层虚拟机，将Optane SSD和DRAM虚拟成大容量内存，做到对操作系统透明，不依赖于特定的内核版本。虚拟化后，DRAM被作为虚拟内存的缓存，虚拟机负责管理DRAM缓存的分配和释放。