Mobile-Menu

Nichtflüchtiger Speicher für schnelle Datenzugriffe Was ist Persistent Memory (PMEM)?

Von Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

DataCore Software GmbH
Fujitsu Technology Solutions GmbH

Persistent Memory ist ein hochleistungsfähiger Computerspeicher, dessen Daten auch nach Stromausfällen oder Systemabstürzen erhalten bleiben. Der Zugriff erfolgt wie bei flüchtigem Arbeitsspeicher (RAM) byteadressierbar über den Speicherbus der CPU. Typische Anwendungsbereiche von PMEM sind beispielsweise In-Memory-Datenbanken, Künstliche Intelligenz oder Big-Data-Analyse-Workloads.

PMEM schließt die Lücke zwischen herkömmlichem Arbeitsspeicher und Massenspeichern.(Bild: Gemini / KI-generiert)
PMEM schließt die Lücke zwischen herkömmlichem Arbeitsspeicher und Massenspeichern.
(Bild: Gemini / KI-generiert)

Bei Persistent Memory, abgekürzt PMEM, handelt es sich um einen speziellen Speichertyp für moderne, hochleistungsfähige Computersysteme. Persistent Memory erlaubt schnelle Datenzugriffe und ist nichtflüchtig. Die Inhalte des Speichers bleiben auch nach Stromausfällen oder Systemabstürzen erhalten.

Auf PMEM kann wie bei DRAM byteadressierbar über den Speicherbus der CPU zugegriffen werden. Damit schließt PMEM die Lücke zwischen herkömmlichem Arbeitsspeicher und Massenspeichern wie SSDs. Er kombiniert RAM-nahe Zugriffseigenschaften mit der Persistenz von Massenspeichern. Mit PMEM lassen sich die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Leistung von Computersystemen in großem Umfang steigern.

Kurz zusammengefasst sind die Merkmale von PMEM folgende:

  • nichtflüchtiger Speicher,
  • byteadressierter Zugriff über den CPU-Speicherbus (nicht blockweise wie bei klassischen Massenspeichern),
  • Durchsatz- und Latenzwerte liegen zwischen DRAM und SSD/NVMe,
  • hohe Speicherdichten zu niedrigeren Kosten als bei DRAM realisierbar,
  • typischer Formfaktor: als DIMM im Speicherslot, zum Beispiel in Form von NVDIMMs.

Technische Realisierung von Persistent Memory

PMEM kann technisch unterschiedlich realisiert sein. Häufig handelt es sich um spezielle DIMM-Module, die nichtflüchtigen Speicher, zum Beispiel in Form von NAND-Flash, mit einem flüchtigen DRAM-Cache und einem On-Module-Controller, der die Datenbewegungen zwischen DRAM und Flash verwaltet und steuert, kombinieren. Der nichtflüchtige Teil des Moduls ist neben NAND-Flash auch über andere Technologien wie 3D XPoint (Intel Optane DC PMEM), Phase-Change Memory (PCM), MRAM, STT-MRAM, ReRAM oder Memristoren realisierbar.

Das Persistent-Memory-Programmiermodell nach Intel.(Bild: Intel)
Das Persistent-Memory-Programmiermodell nach Intel.
(Bild: Intel)

Typisch für PMEM ist die Anbindung über den Memory-Bus der CPU und nicht über PCIe und NVMe wie bei Flash-Massenspeichern. Der Zugriff erfolgt wie bei DRAM byteadressiert und nicht blockweise. Für den CPU-Speichercontroller erscheint PMEM physisch als zusätzlicher DIMM-Typ.

Zur Verwendung von PMEM benötigt das Computersystem in der Regel entsprechende BIOS/UEFI-Unterstützung und geeignete Betriebssystemtreiber. Persistent Memory lässt sich häufig in zwei verschiedenen Modi ausführen. Während im Memory-Modus PMEM als flüchtiger Hauptspeicher erscheint und die Daten aus Sicht der Applikation nicht persistent sind, können Anwendungen im sogenannten „App Direct Mode“ Daten direkt persistent im PMEM speichern.

Typische Anwendungsbereiche für Persistent Memory

Typische Anwendungsbereiche für PMEM sind transaktionale Workloads mit hohen Anforderungen an Durchsatz und Latenz, die gleichzeitig eine persistente Datenhaltung erfordern. Beispiele hierfür sind:

  • In-Memory-Datenbanken,
  • Transaktions- und Echtzeitsysteme,
  • künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen,
  • Big-Data-Anwendungen und Echtzeitanalysen,
  • virtualisierte Umgebungen,
  • IoT-Datenverarbeitung,
  • Cloud-Infrastrukturen und Cloud-Services.

(ID:45658087)

Jetzt Newsletter abonnieren

Täglich die wichtigsten Infos zu Data-Storage und -Management

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung. Die Einwilligungserklärung bezieht sich u. a. auf die Zusendung von redaktionellen Newslettern per E-Mail und auf den Datenabgleich zu Marketingzwecken mit ausgewählten Werbepartnern (z. B. LinkedIn, Google, Meta).

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Weiterführende Inhalte