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這些生活中我們習以為常的便捷體驗是由關鍵任務數據中心提供的。這些數據中心運行了多種人工智能（AI）工作負載，并針對特定任務進行了優化。例如，美國國家橄欖球聯盟（NFL）正在使用 AI 技術打造名為“數字運動員”（Digital Athlete）的 NFL 虛擬球員代表。這是一種損傷防護和預測工具，用于增強球員的健康與安全，從而降低他們受傷的風險1。此類工作負載能從海量數據中快速輸出深度洞察。

如果人們希望利用 AI 提升生活質量，數據中心運營商就需要性能強大、響應迅速，同時可容納海量數據集的存儲。

近日，美光推出了 9400 NVMe 固態硬盤（SSD），為管理最嚴苛的數據中心工作負載而設計，單塊SSD 容量超過 30 TB，性能優于同類競品2。此外，新產品的能效較上一代 SSD 大幅提升，可實現更高的每瓦讀寫操作次數（IOPS）。

客戶需求推動 SSD 性能不斷提升。由于人們的日常活動（例如看病和購物）產生了更多數據，因此對 SSD 的需求也不斷提高。如今，存儲需要占據更小的空間、獲得更高的能效并提供更快的數據訪問速度。美光新一代 SSD 不僅擁有亮眼的規格參數，還能為實際工作負載提供更高的性能。

美光 9400SSD 是當今業界領先的 30.72TB U.2 規格硬盤，現已投入量產，也是目前針對數據中心存儲密度最高的 2.5 英寸高性能 NVMe 固態硬盤3，所有容量規格（包括 30.72TB）均能實現一致的低延遲性能4。您能想象一臺容納了 18 臺 2U 服務器，每臺服務器都搭載了 24 個硬盤的 42U 機柜能實現多少存儲空間嗎？使用美光新一代 SSD，您可以在該機柜中存儲超過 13 PB 的數據！

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。能效提升將助力數據中心以更低功耗獲得更高性能，從而降低用電成本。由于數據中心無法為機柜提供額外電力，因此數據中心的能效優化變得愈發重要。

美光 9400 SSD 的 100% 隨機讀取達到了驚人的 1.6 M IOPS，混合 IO 性能同樣優異，為PCIe 4.0 存儲樹立了性能新標桿。混合 IO 是指混合隨機讀/寫工作負載，可通過能夠測量 SSD 性能的靈活 IO（FIO）復合基準測試工具進行模擬。在 90% 讀取 / 10% 寫入 （90/10）工作負載測試中，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 在實際應用中表現如何？

為此，我們對美光 9400 SSD 及其競品進行了實際工作負載測試。

RocksDB

RocksDB 是一種高價值存儲，廣泛應用于 Meta SSD 中數據的持久化存儲9，也常用于延遲敏感型和用戶敏感型應用，如存儲瀏覽記錄和檢測垃圾郵件等。RocksDB 數據庫專為高性能存儲設計，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行了對比測試：

●隨機讀取數據庫

●隨機讀/寫數據庫（80% 讀取/20% 寫入）

●隨機讀取數據庫，同時寫入數據庫

RocksDB 測試結果表明，在全部三種場景中（多種隊列深度，4K 和 16K 塊大小），美光 9400 SSD 可提升高達 34% 的工作負載響應能力。

Aerospike 數據庫

Aerospike 數據庫是為閃存存儲而優化的開源 NoSQL 數據庫。它為時間關鍵型網絡應用提供快速支持，例如欺詐檢測、推薦引擎、實時支付處理和股票交易等。全球最大的在線轉賬、計費和支付系統 PayPal ，將舊的 NoSQL 數據庫遷移到 Aerospike 后，能夠在 200 毫秒內快速識別欺詐模式10。

我們使用 Aerospike 數據庫與四種常見的工作負載，例如用于 Yahoo! 云服務基準測試（YCSB）的工作負載，對美光 9400 SSD 與三款高性能 NVMe SSD 競品進行了對比測試。

Aerospike 測試結果表明，在“讀取-修改-寫入”工作負載中，美光 9400 SSD 的峰值性能比競品提高了 2.1 倍，實現了卓越的響應能力。其他三種工作負載也得到類似的測試結果。

Noisy Neighbor 測試

多租戶云架構現已成為云計算的標準配置。在該架構中，獨占存儲空間、網絡或計算等共享資源的租戶被稱為“Noisy Neighbor”。當 Noisy Neighbor 影響了其他租戶的環境性能和工作負載性能時，就會引發問題。

在不同工作負載競爭同一個共享 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 競品進行了測試。

測試結果表明，美光 9400 SSD 的整體性能是競品的兩倍以上，響應時間較競品縮短了 62%。其他容量規格的 9400 SSD（包括 30.72TB）預計也能縮短響應時間。

NVIDIA GDS存儲

NVIDIA Magnum IO GPUDirect存儲（GDS）可支持 GPU 內存和存儲間建立直接內存訪問（DMA）數據傳輸路徑。該技術有助于避免在數據從存儲系統傳輸到 CPU，再從 CPU 傳輸到 GPU 時產生額外消耗。通過建立直接傳輸路徑，能夠在增加系統帶寬的同時降低 CPU 和 GPU 的延遲和利用負荷。

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算任務密集型系統中的表現進行了對比測試。

GDS 測試結果表明，9400 SSD 在計算任務密集型系統中實現了優于競品 25% 的性能，這對于人工智能環境而言是一項關鍵提升。

綜上所述，美光 9400 為管理關鍵工作負載而設計，例如數據庫加速、人工智能和聯機事務處理（OLTP）等，同時適用于企業內部服務器集群和多租戶共享的云基礎設施。美光 9400 NVMe SSD 是當前市場上最高性能的 PCIe 4.0 數據中心硬盤，具有卓越的混合工作負載性能，并能實現極低延遲。

美光 9400 NVMe SSD 擁有業界領先的存儲容量、超凡的性能、快速的響應和卓越的能效，可滿足最嚴苛的數據中心工作負載要求，為 PCIe 4.0存儲系統樹立了新標桿。

1 NFL 與 AWS 合作保障球員安全。

2 美光 9400 SSD 在混合工作負載中的性能優于同類數據中心 NVMe SSD 競品 2.3 倍。競品的選擇依據 Forward Insights 2022 年第四季度發布的《SSD 供應商情況報告》中提到的數據中心市場份額數據。性能測試設置：7.68TB SSD、隊列深度為 256、FIO 工作負載。更多有關 FIO 的詳細信息，請參考：https://fio.readthedocs.io/en/latest/)

3 截至產品發布時，2.5 英寸 30.72TB 容量的 SSD 擁有高性能 NVMe 數據中心 SSD 中最高的可用密度。

4 美光 9400 SSD 具有 5x9s 延遲，4K 隨機讀取延遲小于 420 微秒。隊列深度為 128 時，4K 隨機讀取的 IOPs 大于 1.2 M。

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

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

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

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

9 詳細信息請參考 ELI5: RocksDB - Fast Data Storage。

10詳細信息請參考 PayPal 案例研究l。

本文作者

Alvaro Toledo

Alvaro 擔任美光副總裁暨數據中心存儲業務部門總經理，負責數據中心存儲業務的戰略、產品和技術路線圖布局、客戶技術合作與財務成果（P&L）。

Alvaro 擁有美國國立大學計算機科學學士學位與加州大學伯克利分校哈斯商學院工商管理碩士學位。

審核編輯：湯梓紅