使用 Aerospike 在實際工作負載上靈活放置資料的好處

彈性資料放置 (FDP) 是 Google 和 Meta 提出的 NVMe™ 規格¹的一項功能。此功能的目的是在多個應用程式在同一個 NVMe SSD 上寫入和修改資料時，減少寫入放大 (WA)。WA 降低對這些公司的好處包括可用容量增加（由於需要的過度配置較少），以及裝置壽命可能更長（由於磨損減少）。

我們建議進行一項實驗，以確定 FDP 的幫助程度。在此測試中，我們使用了 7.68TB 美光® 7450 PRO SSD，分成四個相等 (1.92TB) 的命名空間，並執行 Aerospike NoSQL 資料庫的平行執行個體。Aerospike 已針對 SSD 使用量進行高度最佳化，並嘗試僅循序寫入裝置。這為單一執行個體提供了極低的寫入放大係數 (WAF)，但是當在相同的實體裝置上執行多個執行個體時，這些交易會一起混亂，導致工作負載隨機。

每個 Aerospike 執行個體都設定為以不同的區塊大小（32KB、64KB、128KB、256KB）寫入，以模擬虛擬環境中共用空間的不同客戶。我們亦將這些工作負載分別執行到 4x 1.92TB 的美光 7450 PRO SSD，我們認為這是 FDP 的最佳實作，所有應用程式資料都會接收專用 NAND 空間，因此資料不會在裝置上交錯，如圖 1 所示。

由於 Aerospike 的最佳化，我們預期在自己的專用儲存裝置上執行單一應用程式執行個體時，WA 係數會接近 1。執行 YCSB 工作負載 A（50% 讀取/50% 更新）直到硬碟填滿多次，可以確認這一點。在理想情況下，大型裝置上的四個命名空間會與四個單一裝置相同。此情境的版面配置如圖 2 所示。

如果沒有 FDP 並在 7.68TB 裝置上執行多個工作負載，硬碟不會透過命名空間分隔 NAND，也無法確定在執行實例的情況下應將哪些 Aerospike 資料分組在一起。交錯意味著從硬碟的角度來看，即使每個工作負載都是連續的，工作負載還是會變得更加隨機，如圖 1 所示。 隨著隨機性增加，我們看到，對於共同位於非 FDP 裝置上的四個實例，WA 相應增加至 1.84，而對於位於其專用裝置上的單一實例，WA 從 1.08 開始增加，如圖 3 所示。

雖然這是一項基本實驗，但它顯示了在未來裝置中實施 FDP 的潛在益處。我們亦可以看到，在爭奪相同的硬碟資源時，一些設計為盡可能循序寫入的應用程式會如何從 FDP 中受益。