Software-definierter Arbeitsspeicher Was ist Software-Defined Memory (SDM)?

Software-Defined Memory ist ein noch recht junges Speicherkonzept, das die Konvergenz von Storage (nicht-flüchtigem Massenspeicher) und Memory (flüchtigem Arbeitsspeicher – RAM) ermöglicht. Mithilfe von SDM lässt sich die Kapazität des Arbeitsspeichers eines Rechners mit schnellem Flash-basiertem Storage beispielsweise in Form von Speicherplatz eines Solid State Drives (SSD) erweitern.

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SDM ist das Akronym für „Software-Defined Memory“. Die deutsche Übersetzung lautet „Software-definierter Arbeitsspeicher“. Es handelt sich um ein noch recht junges Speicherkonzept, das eine Konvergenz von flüchtigem Arbeitsspeicher, auch als „Memory“ oder „RAM“ bezeichnet, und nicht-flüchtigem Massenspeicher (Storage) erlaubt. Die bisher getrennten Speicherdomänen Memory und Storage lassen sich mithilfe des Konzepts zusammenführen.

Mit SDM ist es möglich, den Arbeitsspeicher eines Rechners mit schnellem Flash-basierten Speicher, der beispielsweise von Solid State Drives (SSDs) bereitgestellt wird, dynamisch zu erweitern. Für das Betriebssystem und die Anwendungen des Rechners erscheint der zugewiesene Storage wie Arbeitsspeicher. Dank der Transparenz der Lösung sind keine Anpassungen am Betriebssystem oder an den Anwendungen notwendig.

Software-definierter Arbeitsspeicher hilft, bisherige Limitierungen der Memory-Kapazität zu überwinden, und ist in Rechenzentren und für Anwendungen wie das High-Performance-Computing (HPC), Maschinelles Lernen (ML) oder Big-Data-Analysen einsetzbar. Verschiedene Hersteller bieten mittlerweile SDM-Produkte und -Lösungen an. Beispielsweise ist die Memory-Drive-Technologie von Intel ein solches Produkt. Vorangetrieben wird die SDM-Technologie unter anderem von einer im Jahr 2021 gegründeten SDM-Arbeitsgruppe der Non-Profit-Organisation Open Compute Project Foundation.

Motivation für die Entwicklung des SDM-Konzepts

In den vergangenen Jahren hat sich die Leistungsfähigkeit von Prozessoren und Massenspeichern stark verbessert. Im Massenspeicherbereich hat vor allem die schnelle NAND-Flash-Speichertechnologie, wie sie zum Beispiel für moderne SSDs zum Einsatz kommt, enorm zur Steigerung der Geschwindigkeit und Speicherkapazität der Massenspeicher bei gleichzeitiger Kostensenkung beigetragen. Der Bereich des DRAM-basierten Arbeitsspeichers konnte nur bedingt mit den Leistungssteigerungen und sinkenden Preisen von Prozessoren und Massenspeichern Schritt halten. Aus diesem Grund ist der Arbeitsspeicher für viele Anwendungen mit hohem Memory-Bedarf ein limitierender Faktor. Das SDM-Konzept soll diese Limitierung überwinden, indem es schnellen Storage als Arbeitsspeicher zur Verfügung stellt und eine Konvergenz von Memory und Storage ermöglicht.

Vorteile von Software-Defined Memory

Software-definierter Arbeitsspeicher bietet zahlreiche Vorteile wie:

• flexible und dynamische Erweiterung des Arbeitsspeichers mit günstigerem Massenspeicher,

• für Betriebssysteme und Anwendungen transparent,

• Beseitigung von Limitierungen für Anwendungen mit hohem Memory-Bedarf,

• Verbesserung der Kosteneffizienz und Gesamtperformance von Rechner- und Serversystemen.

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