美光9400 NVMe SSD引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載新時(shí)代

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這些生活中我們習(xí)以為常的便捷體驗(yàn)是由關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)中心提供的。這些數(shù)據(jù)中心運(yùn)行了多種人工智能（AI）工作負(fù)載，并針對特定任務(wù)進(jìn)行了優(yōu)化。例如，美國國家橄欖球聯(lián)盟（NFL）正在使用 AI 技術(shù)打造名為“數(shù)字運(yùn)動員”（Digital Athlete）的 NFL 虛擬球員代表。這是一種損傷防護(hù)和預(yù)測工具，用于增強(qiáng)球員的健康與安全，從而降低他們受傷的風(fēng)險(xiǎn)1。此類工作負(fù)載能從海量數(shù)據(jù)中快速輸出深度洞察。

如果人們希望利用 AI 提升生活質(zhì)量，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商就需要性能強(qiáng)大、響應(yīng)迅速，同時(shí)可容納海量數(shù)據(jù)集的存儲。

近日，美光推出了 9400 NVMe 固態(tài)硬盤（SSD），為管理最嚴(yán)苛的數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載而設(shè)計(jì)，單塊SSD 容量超過 30 TB，性能優(yōu)于同類競品2。此外，新產(chǎn)品的能效較上一代 SSD 大幅提升，可實(shí)現(xiàn)更高的每瓦讀寫操作次數(shù)（IOPS）。

客戶需求推動 SSD 性能不斷提升。由于人們的日?；顒樱ɡ缈床『唾徫铮┊a(chǎn)生了更多數(shù)據(jù)，因此對 SSD 的需求也不斷提高。如今，存儲需要占據(jù)更小的空間、獲得更高的能效并提供更快的數(shù)據(jù)訪問速度。美光新一代 SSD 不僅擁有亮眼的規(guī)格參數(shù)，還能為實(shí)際工作負(fù)載提供更高的性能。

美光 9400SSD 是當(dāng)今業(yè)界領(lǐng)先的 30.72TB U.2 規(guī)格硬盤，現(xiàn)已投入量產(chǎn)，也是目前針對數(shù)據(jù)中心存儲密度最高的 2.5 英寸高性能 NVMe 固態(tài)硬盤3，所有容量規(guī)格（包括 30.72TB）均能實(shí)現(xiàn)一致的低延遲性能4。您能想象一臺容納了 18 臺 2U 服務(wù)器，每臺服務(wù)器都搭載了 24 個(gè)硬盤的 42U 機(jī)柜能實(shí)現(xiàn)多少存儲空間嗎？使用美光新一代 SSD，您可以在該機(jī)柜中存儲超過 13 PB 的數(shù)據(jù)！

美光 9400 SSD 與上一代高性能 SSD 相比能效大幅提升，每瓦 IOPS 提高了 77%5。能效提升將助力數(shù)據(jù)中心以更低功耗獲得更高性能，從而降低用電成本。由于數(shù)據(jù)中心無法為機(jī)柜提供額外電力，因此數(shù)據(jù)中心的能效優(yōu)化變得愈發(fā)重要。

美光 9400 SSD 的 100% 隨機(jī)讀取達(dá)到了驚人的 1.6 M IOPS，混合 IO 性能同樣優(yōu)異，為PCIe 4.0 存儲樹立了性能新標(biāo)桿?；旌?IO 是指混合隨機(jī)讀/寫工作負(fù)載，可通過能夠測量 SSD 性能的靈活 IO（FIO）復(fù)合基準(zhǔn)測試工具進(jìn)行模擬。在 90% 讀取 / 10% 寫入 （90/10）工作負(fù)載測試中，美光 9400 SSD 的 IOPS 超過 100 萬，比競品高出 71%6；在 70% 讀取 / 30% 寫入 （70/30）工作負(fù)載測試中，美光 9400 SSD的 IOPS 超過 80 萬，比競品高出 127%7；在80% 讀取 / 20% 寫入（80/20）工作負(fù)載測試中，美光 9400 SSD 的 IOPS 超過 100 萬，比競品高出 88%8。更重要的是，美光 9400 SSD 在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)如何？

為此，我們對美光 9400 SSD 及其競品進(jìn)行了實(shí)際工作負(fù)載測試。

RocksDB

RocksDB 是一種高價(jià)值存儲，廣泛應(yīng)用于 Meta SSD 中數(shù)據(jù)的持久化存儲9，也常用于延遲敏感型和用戶敏感型應(yīng)用，如存儲瀏覽記錄和檢測垃圾郵件等。RocksDB 數(shù)據(jù)庫專為高性能存儲設(shè)計(jì)，我們對美光 9400 SSD 和三款高性能 NVMe SSD 競品，在以下三種場景中進(jìn)行了對比測試：

●隨機(jī)讀取數(shù)據(jù)庫

●隨機(jī)讀/寫數(shù)據(jù)庫（80% 讀取/20% 寫入）

●隨機(jī)讀取數(shù)據(jù)庫，同時(shí)寫入數(shù)據(jù)庫

RocksDB 測試結(jié)果表明，在全部三種場景中（多種隊(duì)列深度，4K 和 16K 塊大?。?，美光 9400 SSD 可提升高達(dá) 34% 的工作負(fù)載響應(yīng)能力。

Aerospike 數(shù)據(jù)庫

Aerospike 數(shù)據(jù)庫是為閃存存儲而優(yōu)化的開源 NoSQL 數(shù)據(jù)庫。它為時(shí)間關(guān)鍵型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供快速支持，例如欺詐檢測、推薦引擎、實(shí)時(shí)支付處理和股票交易等。全球最大的在線轉(zhuǎn)賬、計(jì)費(fèi)和支付系統(tǒng) PayPal ，將舊的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫遷移到 Aerospike 后，能夠在 200 毫秒內(nèi)快速識別欺詐模式10。

我們使用 Aerospike 數(shù)據(jù)庫與四種常見的工作負(fù)載，例如用于 Yahoo! 云服務(wù)基準(zhǔn)測試（YCSB）的工作負(fù)載，對美光 9400 SSD 與三款高性能 NVMe SSD 競品進(jìn)行了對比測試。

Aerospike 測試結(jié)果表明，在“讀取-修改-寫入”工作負(fù)載中，美光 9400 SSD 的峰值性能比競品提高了 2.1 倍，實(shí)現(xiàn)了卓越的響應(yīng)能力。其他三種工作負(fù)載也得到類似的測試結(jié)果。

Noisy Neighbor 測試

多租戶云架構(gòu)現(xiàn)已成為云計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)配置。在該架構(gòu)中，獨(dú)占存儲空間、網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算等共享資源的租戶被稱為“Noisy Neighbor”。當(dāng) Noisy Neighbor 影響了其他租戶的環(huán)境性能和工作負(fù)載性能時(shí)，就會引發(fā)問題。

在不同工作負(fù)載競爭同一個(gè)共享 SSD 資源（按名稱空間劃分）的場景中，我們對美光 9400 SSD 和其主要高性能 NVMe SSD 競品進(jìn)行了測試。

測試結(jié)果表明，美光 9400 SSD 的整體性能是競品的兩倍以上，響應(yīng)時(shí)間較競品縮短了 62%。其他容量規(guī)格的 9400 SSD（包括 30.72TB）預(yù)計(jì)也能縮短響應(yīng)時(shí)間。

NVIDIA GDS存儲

NVIDIA Magnum IO GPUDirect存儲（GDS）可支持 GPU 內(nèi)存和存儲間建立直接內(nèi)存訪問（DMA）數(shù)據(jù)傳輸路徑。該技術(shù)有助于避免在數(shù)據(jù)從存儲系統(tǒng)傳輸?shù)?CPU，再從 CPU 傳輸?shù)?GPU 時(shí)產(chǎn)生額外消耗。通過建立直接傳輸路徑，能夠在增加系統(tǒng)帶寬的同時(shí)降低 CPU 和 GPU 的延遲和利用負(fù)荷。

在 NVIDIA Magnum IO GDS 測試場景中，我們對美光 9400 NVMe SSD 和其主要高性能競品在計(jì)算任務(wù)密集型系統(tǒng)中的表現(xiàn)進(jìn)行了對比測試。

GDS 測試結(jié)果表明，9400 SSD 在計(jì)算任務(wù)密集型系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了優(yōu)于競品 25% 的性能，這對于人工智能環(huán)境而言是一項(xiàng)關(guān)鍵提升。

綜上所述，美光 9400 為管理關(guān)鍵工作負(fù)載而設(shè)計(jì)，例如數(shù)據(jù)庫加速、人工智能和聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）等，同時(shí)適用于企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器集群和多租戶共享的云基礎(chǔ)設(shè)施。美光 9400 NVMe SSD 是當(dāng)前市場上最高性能的 PCIe 4.0 數(shù)據(jù)中心硬盤，具有卓越的混合工作負(fù)載性能，并能實(shí)現(xiàn)極低延遲。

美光 9400 NVMe SSD 擁有業(yè)界領(lǐng)先的存儲容量、超凡的性能、快速的響應(yīng)和卓越的能效，可滿足最嚴(yán)苛的數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載要求，為 PCIe 4.0存儲系統(tǒng)樹立了新標(biāo)桿。

1 NFL 與 AWS 合作保障球員安全。

2 美光 9400 SSD 在混合工作負(fù)載中的性能優(yōu)于同類數(shù)據(jù)中心 NVMe SSD 競品 2.3 倍。競品的選擇依據(jù) Forward Insights 2022 年第四季度發(fā)布的《SSD 供應(yīng)商情況報(bào)告》中提到的數(shù)據(jù)中心市場份額數(shù)據(jù)。性能測試設(shè)置：7.68TB SSD、隊(duì)列深度為 256、FIO 工作負(fù)載。更多有關(guān) FIO 的詳細(xì)信息，請參考：https://fio.readthedocs.io/en/latest/)

3 截至產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，2.5 英寸 30.72TB 容量的 SSD 擁有高性能 NVMe 數(shù)據(jù)中心 SSD 中最高的可用密度。

4 美光 9400 SSD 具有 5x9s 延遲，4K 隨機(jī)讀取延遲小于 420 微秒。隊(duì)列深度為 128 時(shí)，4K 隨機(jī)讀取的 IOPs 大于 1.2 M。

5 7.68TB SSD：美光 9400 SSD 的 4K 隨機(jī)讀取為每瓦 94,117 IOPS；美光上一代 9300 NVMe SSD 的 4K 隨機(jī)讀取為每瓦 53,100 IOPS。

6 最高提升 71% 的測試結(jié)果基于美光 9400 SSD 與三款競品 SSD 的 FIO 混合工作負(fù)載性能測試（90% 讀取/ 10% 寫入，平均延遲）：美光 9400 在隊(duì)列深度為 256 時(shí) IOPS 為 1.06 M。

7 最高提升 127% 的測試結(jié)果基于美光 9400 SSD 與三款競品 SSD 的 FIO 混合工作負(fù)載性能測試（70% 讀取/ 30% 寫入，平均延遲）：美光 9400 在隊(duì)列深度為 256 時(shí) IOPS 為 802 K。

8 最高提升 88% 的測試結(jié)果基于美光 9400 SSD 與三款競品 SSD 的 FIO 混合工作負(fù)載性能測試（80% 讀取/ 20% 寫入，平均延遲），美光 9400 在隊(duì)列深度為 256 時(shí) IOPS 超過 1M。

9 詳細(xì)信息請參考 ELI5: RocksDB - Fast Data Storage。

10詳細(xì)信息請參考 PayPal 案例研究l。

本文作者

Alvaro Toledo

Alvaro 擔(dān)任美光副總裁暨數(shù)據(jù)中心存儲業(yè)務(wù)部門總經(jīng)理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心存儲業(yè)務(wù)的戰(zhàn)略、產(chǎn)品和技術(shù)路線圖布局、客戶技術(shù)合作與財(cái)務(wù)成果（P&L）。

Alvaro 擁有美國國立大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)士學(xué)位與加州大學(xué)伯克利分校哈斯商學(xué)院工商管理碩士學(xué)位。

審核編輯：湯梓紅