ハードウェアの転換期

真のDRAM代替メモリとは　未来のITインフラで起こるメモリ技術の革新

未来のデータセンターにおけるDRAMの代替を探る動きが進んでいる。業界専門家によると、データセンターハードウェアには今後、数多くの革新がもたらされる見通しだ。

公開 2017年11月02日 09時02分

[TechTarget]

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　現在の技術革新はソフトウェアが主役であり、ハードウェアの進歩はソフトウェアに覆い隠されている。だが未来のデータセンターでは、20年以上もデータセンターの根幹だったDRAM（dynamic random access memory）においてハードウェアの転換が起きる。将来に目を向けると、効率性の向上、永続性、コスト削減につながる多様な選択肢が存在する。

　そうしたイノベーションの幾つかについて、TechTarget ではDell Technologiesのグローバル技術戦略担当副社長ダニー・コッブ氏に話を聞いた。同氏はEMCの最高技術責任者（CTO）やDigital Equipmentのテクノロジストといった役職を歴任し、長年にわたる大きな変化を目の当たりにしてきた。今後のデータセンター計画についてITプロフェッショナルの注目を集める多様なインフラ技術について、同氏が解説した。

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――コッブ氏はデータセンターにおけるシングルレベルセルからマルチレベルセルへのメモリ進化について講演してきた。未来のデータセンターではどんな技術が必須となるのか。

ダニー・コッブ氏　人工知能（AI）と機械学習技術を使ってインフラをリアルタイムで最適化する概念がある。われわれは、そうした新しいコンピューティングモデル（グラフィックス処理ユニット、テンソル処理ユニット、FPGA＝field-programmable gate arrayなど）を、基本的にファブリック上で利用できるサービスと捉える動きに積極的にかかわっている。データセンターで利用できるリソースに照らして、機械学習やAI技術を使ってワークロードのスケジュールを立てる。3～4年前まではどんなワークロードも、仮想化された均質なx86の均質な列の連続の上で実行されていた。それは均質なコンピューティングの世界だった。

　これに対して新しい世界が異種コンピューティングだ。それはオフロードエンジンであり、加速されたAIであり、データセンターにおいて動的にプログラミングされるFPGAでもある。インフラそのものがより多くの知識を取り込み、プラットフォームの進化に伴って、われわれはそのスタイルのインフラの進歩と、そのスタイルのコンピューティングおよびワークロードの進歩を目の当たりにする。

――クラウドコンピューティングに対するオンプレミスの答えは、分離と組み立て可能インフラにあるように思える。データセンターの未来はどうなるのか。

コッブ氏：ITプロフェッショナルにとって、そのアイデアは仕事をこなして最大限の価値を引き出すためのものであり、そのインフラ上でユニット時間およびユニットコスト当たりに換算して最も多くのデータを処理するためのものでもある。

　コンバージドインフラが解決した最初の問題として、今では互いに連携できる完全なITスタックを調達できるようになった。（その）パフォーマンスは自分で予測でき、（その）コストも自分で理解できるので、部下にやらせる必要はない。

　今度はそれをもっときめ細かく、もっと消費しやすい機能の断片として導入したいと考える。それがハイパーコンバージドをもたらした。今では小型のユニット、すなわち十分な性能を持った単独の1Uサーバを調達し、それに管理やオーケストレーション機能を持たせてハードウェアを管理できるようにし、共有ストレージソフトウェアスタックを搭載して、スケール調整が可能な単一の統合型ストレージを導入できる。

　現在は、Intel製だろうとAMD製だろうと他のアーキテクチャだろうと、根本的には緊密に組み合わされたメモリがあって、DDR経由で処理している。メモリをプールして解体したいと考えた場合、そのインタフェースを破るのは難しい。だが業界には実例があり、そこへわれわれを導く技術ロードマップは存在する。Gen Z、OpenCAPI、C6のようなバス技術もある。その分野では、柔軟性を実現するために従来型のメモリ階層を処理モデルから分離する作業が始まっている。

　PCIe（PCI Express）のような技術は根本的に、長年にわたるI/Oバスとして、2年ごとに帯域幅を倍増させ、レイテンシ（を半分に削減する）という偉大な実績を挙げてきた。PCIeはシングルシステム機能としては素晴らしい半面、マルチシステムバスとしては最悪だ。これは真のファブリックではなく、自らを構成する能力は持たず、他のファブリック技術のようにリアルタムでデバイスを入れ替えることにも耐えられない。新しいバスの分野では、イーサネットを介したRDMA（Remote Direct Memory Access）や、それを新しいシステム間ファブリックとして利用できる技術が登場している。それはまた、C6であれGen Zであれ、前述したようなメモリバスの一部にも注ぎ込まれている。

　イーサネット技術に続くイーサネットネットワーク経由のRDMA、25Gbから100Gb、新しいメモリバス技術といった分野は、システムにとっての全く新しいイノベーションの側面を表している。

――誰もが注目する新興技術とは。

コッブ氏：筆頭に挙げられるのは新興メモリだ。永続型でコスト効率が高く、非常に高性能のDRAMクラスメモリがあったと仮定する。それはIoTセンサーが設置されたあらゆる場を、どう変化させるだろうか。極めて低コストの永続デバイスにそれをバッファできるようになれば、永続ストレージの要素をエッジにまで配置できる。現時点ではそれは不可能だ。フラッシュをエッジに配置したとしても低速すぎる。もしDRAMを配置すれば、永続性を保つためにバッテリーが必要になる。だがそうした永続メモリを格安で小型の処理ソリューションに内蔵し、あらゆるIoTデバイスに搭載すれば、まったく新しいアーキテクチャが実現できる。

　真のDRAM代替永続メモリは、破壊的なステップだ。もし永続性を持たせることができれば、ソフトウェア開発の方法を変更できる。POSIX読み込みとファイルシステムへの書き込みを行うボリュームマネジャ搭載のソフトウェアを記述する必要はなくなる。代わりにプロセッサからメモリへの読み込みと保存を行って、それをアプリケーションとする。そうしたメモリネイティブ、あるいはメモリ中心ワークロードは採用が加速し始めるだろう。トランザクションの世界からこの新しい世界への移行に伴う現在のSAP HANAやインメモリデータ管理アプリケーションへの移行には、既にその一端が表れている。

　それは大部分が進化的なステップだ。その革新のステップこそ、アプリケーションの永続メモリモデルであり、少なくとも20年前のマルチスレッドプログラミングへの移行と同じくらいの革新性がある。そのための新しいソフトウェアと新しいプログラミング言語が登場するだろう。

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