随着需要处理的资料量暴增,以及所有使用者对于资料存取速度的要求,搭配固态储存装置使用的各式IT系统大行其道,以资料中心环境而言,对于这类储存装置的使用区分为多种类型,像是高效能等级的产品,可针对云端服务效能密集型应用,以及人工智慧/机器学习领域的处理需求;主流等级的产品,可针对云端服务与可针对云端服务运算密集型应用,以及热资料(经常存取的资料)的需求;主打大容量与高耐用度特色的产品,则涵盖云端储存服务与暖资料(存取频率一般的资料)、资料湖,以及企业级的伺服器、一般储存系统、软体定义储存系统、入门级全快闪储存阵列。
而美光今年5月发表的6500 ION系列,正是属于最后一种类型的固态硬碟产品,具备超大储存容量是主要卖点,而且,它不仅能提供TLC NAND快闪记忆体等级的存取速度,也因为导入232层堆叠的技术,所以,在单位储存成本上,能与基于QLC NAND快闪记忆体、采用低于200层堆叠技术而成的产品竞争;就耗电量而言,比起市面上的QLC固态硬碟,美光表示,这款新推出的TLC固态硬碟可节省2成电力。
值得注意的是,6500 ION系列仅提供一种储存容量配置:30.72 TB,外形有2.5吋U.3与E1.L厚度9.5公厘等两种选择,目前市面上有哪些产品能供应如此大空间的固态硬碟?有三星PM1643系列(12Gb SAS介面、64层TLC NAND)、铠侠CM7系列(NVMe/PCIe 5.0介面、112层TLC NAND),美光9400 Pro系列(NVMe/PCIe 4.0介面、176层TLC NAND),以及英特尔/Solidigm D5-P5316(NVMe/PCIe 4.0介面、144层QLC NAND),而与美光6500 ION系列定位相似的产品是D5-P5316,也成为这款固态硬碟发表时的主要比较对象。
以效能层面的差异而言,根据美光的内部测试显示,6500 ION系列的4KB随机读取延迟平均时间减少34%(70微秒对上106微秒),128KB循序写入速度快了58%(5,757 MB/s对上3,643 MB/s),4KB随机读取IOPS领先62%(440,901 IOPS对上272,826 IOPS),4KB随机写入IOPS可达到30倍或10倍(254,244 IOPS对上7,777 IOPS),4KB随机写入耐用度(RDWPD)亦为10倍(0.3对上0.026,每日9 TB对上每日不到1 TB)。
而在耗电量的部分,6500 ION系列可节省20%(20瓦对上25瓦),每瓦效能改善56%(100万IOPS/20W对上80万IOPS/25W)。
关于QLC与TLC的优缺点比较,美光也在趁着6500 ION系列的发表,发出一篇部落格文章讨论这项议题。
他们表示,在2018年发表第一款QLC企业级固态硬碟产品5210 ION,以及2022年推出第一款QLC个人端固态硬碟产品2400之后,除了惊艳于QLC带来的创新、更高的储存容量,以及更低的成本,但也从用户方面得知大家对于隐藏成本的顾虑,例如,虽然能节省采购硬碟的费用,却要支付更高的营运成本——矽晶片可程式化设计的复杂导致耗用更多电力。
美光刻意用竞争厂商QLC产品当例子,对比自家TLC同等级产品,说明这类型解决方案面临诸多挑战,像是耐用度低了5到10倍,随机写入效能低了10到20倍,而在循序读取以外的各项规格,也都低了至少20%。目前多数资料中心的设计并无法解决采用QLC之后而面临的这些状况,他们认为,可能要等到QLC发展成熟,未来固态硬碟与储存系统的设计,都能妥善运用QLC带来的更大储存容量,当种种效益变多了,就会促使目前在资料中心环境运用QLC的缺点显得微不足道。
经过4年的发展,美光后来发现有更多用户愿意接受这样的条件交换,而将QLC固态硬碟用于替代1万转硬碟,因此,他们在2020年4月宣布5210 ION这款QLC产品进入大量生产阶段,以供应主要的伺服器OEM厂商与全球的代理商、经销商、系统建置业者,但他们也在思考是否能兼顾两者——具有比照QLC的成本节约、容量可大幅扩充的特性,又能设法获得较高的固态储存耐用度,让资料中心享有较低的耗电与冷却成本,于是促成6500 ION的开发。
而在这款大容量TLC固态硬碟产品于今年5月推出之际,为了突显其用于实际IT环境的效能表现,美光也选定物件储存系统Ceph、NoSQL资料库系统Cassandra、软体定义储存系统WEKA等三种工作负载来进行测试,比较的产品仍是D5-P5316的30.72 TB机型。
以Ceph而言,6500 ION循序读取与循序写入效能,可分别达到1.47倍与3.5倍,随机读取效能为1.49倍,
混合循序读取与写入的效能为1.62倍,混合随机读取与循序写入的效能为1.27倍。
在Cassandra资料库系统当中,美光使用Yahoo! Cloud Serving Benchmark测试,6500 ION的效能最高可达到2.6倍(每秒可执行168,655个资料库处理作业,对上每秒可执行64,307个资料库处理作业),而就读取延迟来比较,最高可达到9.2倍(19.2毫秒对上177.2毫秒)。
而在WEKA系统里面,美光规画一座由6台节点组成的储存丛集,若是针对大容量应用需求,每节点可配置8台6500 ION,而能提供245.76 TB储存空间、112 GB/s的储存吞吐量(1MB大区块循序读取工作负载),这个丛集的储存效能可达到520万IOPS(4KB小区块随机读取工作负载),提供近1.5 PB储存空间。
相较之下,若是采用主流NVMe固态硬碟的储存丛集——可搭配10台7.68 TB容量的Micron 7450,总共提供460.8 TB储存空间,效能达到510万IOPS,储存吞吐量为104 GB/s;若是采用高效能NVMe固态硬碟的储存丛集——可搭配10台7.68 TB容量的Micron 9400,总共提供460.8 TB储存空间,效能达到660万IOPS,储存吞吐量为227 GB/s。
产品资讯
Micron 6500 ION SSD●储存容量:30.72 TB●外形:U.3、E1.L厚9.5公厘●储存媒体:3D NAND,TLC,232层●最高读写速度:循序6,800 MB/s与5,000 MB/s,随机100万IOPS与20万IOPS●使用介面:PCIe 4.0 x4/NVMe 2.0●耐用度:128 KB循序写入、每日写入量为1,4 KB随机写入、每日写入量为0.3●可靠度:250万小时MTTF●保固期间:5年
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