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美光 7500:滿足實際需求的主流 NVMe

Ryan Meredith | 2023 年 10 月

您的應用程式執行什麼讀寫混合? 區塊大小為何? 這些簡單的問題在執行 AI 訓練、關聯式及 NoSQL 資料庫、虛擬化/容器化堆疊等的資料中心都有非常複雜的答案。資料中心 SSD 規格表通常顯示 4KB 100% 隨機讀寫效能、佇列深度(QD)256 的 70/30 工作負載效能,以及 128KB 循序讀寫效能。但如果是 16KB 80/20 的工作負載呢? 如果您的應用程式未達到硬碟上 256 的佇列深度,會發生什麼情況? 最重要的是,SSD 廠商如何比較更加實際的區塊大小?將延遲納入考慮呢?

在本部落格中,我們將探討美光全新 7500 NVMe™ SSD 的效能資料,這款 SSD 是我們以前沿實際需求效能打造的主流硬碟。我們將檢視 4KB、8KB 和 16KB 區塊大小下的混合工作負載效能,並深入瞭解在 16KB 區塊大小、80/20 工作負載下的 6x9s QoS 延遲。我們將效能資料與美光上一代主流 NVMe SSD 和兩個競爭對手的資料中心 NVMe SSD 作比較。

結果證明,美光打造的 7500,不僅達到了規格表最大的 4KB,而且在當今資料中心常見的混合工作負載類型(讀取/寫入混合和區塊大小)中屬同級最佳。

全面提升混合工作負載效能

讓我們來看看 4KB 隨機工作負載、佇列深度為 32,即硬碟以正常壓力等級運作的情況。相關範圍涵蓋寫入繁重型(50% 的讀取/50% 的寫入)到讀取密集型(90% 的讀取/10% 的寫入)。

SSD 延遲的 IOPs 長條圖

這裡可以看到美光 7500 SSD 相比上一代產品略勝一籌,且明顯優於兩個競爭對手。
這是好消息,但這對於 7500 改進並不大;當我們改用 8KB、16KB 等更大的區塊大小時,會發生什麼?

藍色和灰色 SSD 延遲長條圖

在 8KB 時,7500 具有優於上一代的明顯領先優勢,且相比競爭對手遙遙領先。

藍色和灰色 SSD 工作負載長條圖

在 16KB 時,這個差距又稍為擴大,顯然使 7500 成為同級最佳的主流混合工作負載 NVMe SSD。

品質與數量

儲存裝置的另一個關鍵效能指標是服務品質(QoS)。您的 SSD 需要多久才能傳回請求? QoS 以百分位數來衡量,例如 99% 的百分位數延遲為 1 毫秒,表示 1% 的 IO 耗時超過 1 毫秒。在擁有數千部硬碟的大型資料中心,每秒要提供數百萬次 IO,6x9s 延遲變得極為重要。

網上交易處理、推薦引擎、即時分析、人工智慧、內容發佈和金融交易都是受惠於低延遲的工作負載範例,這不只適用於超大規模企業,執行資料庫的傳統企業資料中心也是如此,他們都必須和客戶達成服務層級協議(SLA),所以低延遲很重要。

我們來看看對於 80% 的讀取/20% 的寫入工作負載,佇列深度介於 1 到 32 時 16KB IO 的效能。

SSD 讀取和寫入延遲長條圖

此圖分別在 Y 軸和 X 軸上顯示 6x9s 讀取延遲和 IOPS。較高的效能特徵是 Y 軸數值較低,且偏向 X 軸右側分佈。線上的每個點代表從 1 到 32 的佇列深度。我們將圖上的最大延遲設定為 4 毫秒,以增加比較結果的清晰度。這使競爭者 B 的 QD32 指標(8 毫秒)超出了圖示範圍。

這裡我們可以看到,從美光上一代 SSD 到 7500,6x9s 延遲顯著降低。此外,在每個佇列深度上,7500 現在都超越了上一代同級最佳的硬碟。

競爭者 B 在 QD 為 8 以下時延遲略低,但這是在效能極低時的現象。當 QD 高於 8,競爭者 B 的 QoS 延遲大幅增加。

滿足實際需求的主流 NVMe

美光 7500 SSD 是最先進的主流 PCIe® Gen4 資料中心 SSD,率先採用 200 層以上 NAND,提供比競爭產品更優異的 QoS 與效能1

美光 7500 SSD

美光 7500 NVMe 資料中心 SSD

建立低於 1 毫秒的全新硬碟類別

美光 7500 NVMe SSD 是首款採用 200 層以上 NAND 的主流資料中心 SSD,這項領先技術有助於為廣泛的混合工作負載和 IO 大小提供卓越效能與 QoS。

美光採用現今全球最先進的量產 232 層 NAND 打造 7500 SSD,並整合了美光自有的進階控制器和韌體,實現驚人的效能結果。

美光 7500 SSD 在 99.9999% (6x9s) 4K 讀取密集型工作負載下,可以低於 1 毫秒延遲的業界領先水準滿足 QoS 需求,同時提供超過 100 萬次的 IOPS。

美光 7500 也在一般、混合、隨機工作負載中表現優異,可助推提升 Oracle、MySQL、RocksDB 和 Microsoft SQL Server 等常見資料庫的效能。所有資料庫都是多執行緒的,這意味著會出現多佇列排隊,等候傳送結果前最慢的那個操作。這種情況下持續延遲會對使用者產生巨大影響。

請造訪 7500 產品頁面瞭解更多資訊,並聯絡您的銷售代表,將產品送到您的實驗室,然後投入生產!

其他資訊:

  1. 美光 7500 產品簡介
  2. 美光 7500 RocksDB 效能技術簡介

註 1:根據 Forward Insights 《第二季/第三季 SSD 供應商狀況》分析師報告,截至 2023 年 8 月,Gen4 U.2/U.3 主流競品 SSD 供應商在資料中心 SSD 的市佔率至少為 10%。
註 2:佇列深度(QD)即每個執行緒每個目標的未完成 I/O 請求數。在此情況下,競品硬碟之間的通用可比 QD 為 QD 128。例如,Microsoft 通常以 QD 128 進行基準效能分析,並對測試中的系統 CPU 施加更高的 IOPS 壓力,如需詳細資訊,請參閱:https://learn.microsoft.com/en-us/azure/virtual-machines/disks-benchmarks
註 3:美光資料中心工作負載工程(DCWE)實驗室內部測試的所有結果。

Director, Storage Solutions Architecture

Ryan Meredith

Ryan Meredith is director of Data Center Workload Engineering for Micron's Storage Business Unit, testing new technologies to help build Micron's thought leadership and awareness in fields like AI and NVMe-oF/TCP, along with all-flash software-defined storage technologies.