使用高容量Solidigm™ D5系列固态硬盘来现代化云DVR基础设施

cDVR市场正在迅速扩大。此增长是由消费者对有线和电信服务提供商需要更多内容和便利的需求推动的。面对数百个频道和流媒体服务中的大量内容选择，订阅者越来越愿意支付cDVR费用，无论是在室内还是在户外掌握他们观看的内容、时间以及用于流媒体服务的设备。

随着cDVR的普及，消费者要求近乎无限的存储容量。与其他技术相比，Solidigm D5系列固态硬盘非常适合cDVR的增长和可扩展性需求。

数据中心存储云数字视频录像机（cDVR）应用

cDVR很受欢迎，因为它允许订阅用户在没有传统器械录像机的局限下保存电视节目、电影、即时节目和体育赛事。 

传统的机顶盒录像机的储存容量有限，通常要求观众删除旧的节目以腾出空间给新节目。在北美地区，维护和更新机顶盒录像机设备对服务提供商来说代价高昂，平均每次维修费用为150美元。[1] 这些设备也是封闭系统，无法利用有盈利性的广告模型。

cDVR对流媒体服务提供商具有意义

正因为这些原因，cDVR对服务提供商非常有吸引力，他们不断创新以增加新功能，以及保留当前用户并吸引新用户。最近的创新功能示例包括： 

• 追看TV（节目播出后立即观看）
• 重播TV（在节目进行时从开头录制）
• 暂停实时直播TV（暂停和继续播放实时直播节目）
• 跨设备TV（在一台设备上观看节目，然后在另一台设备上继续观看）

cDVR提供商面临的挑战

尽管cDVR带来了新的收入机会，并帮助克服了机顶盒录像机的局限性，但它也给服务提供商带来了新的挑战。cDVR的使用增加导致边缘服务器上的存储工作负载变得容量高、带宽高，并对空间、电力和散热带来更高要求。边缘处的大量数据必须被高效地存储，并以所需的服务质量提供给消费者。

SSD能可靠且经济地支持cDVR的增长

大多数传统cDVR存储解决方案都是由硬盘驱动器（HDD）组成的阵列，其中一些驱动器专门用于活动使用（录制和播放内容），而另一些用于存档使用（当存储内容有一段时间未被访问的时候）。

此类存储解决方案在未来的高级观看功能和存储需求方面的扩展能力有限，而cDVR的需求仍在增长。它们还会妨碍cDVR的运营成本效率，因为硬盘驱动器在边缘位置需要占用大量空间，并增加了空间、电力、冷却和更换成本。这些因素可能导致高总拥有成本（TCO）。

对于cDVR存储需求来说，更为实际的选择是用高效、可扩展的Solidigm D5系列SSD替换低效的硬盘阵列。

做出正确选择：满足当前和未来所需的SSD

在解决不断增长的存储需求时，cDVR提供商可以选择走回原路并继续在他们的场地添加硬盘阵列，或者像大多数人一样转向全NAND阵列。这样做的话，他们可以决定部署三级单元（TLC）固态硬盘（SSD）还是Solidigm D5系列四级单元（QLC）固态硬盘（SSD）。本节将讨论并比较这两种结果：

• 全串行ATA（SATA）TLC转为全非易失性存储器（NVM Express）QLC存储架构
• 通过全NVMe TLC到全NVMe QLC存储架构与领先的cDVR解决方案提供商合作，Solidigm建立了一个原型的cDVR站点模型。

该站点为20万订阅用户提供服务，最高录制并发率达100％，最高播放并发率达30％，录制比特率为16兆位每秒（Mbps），以及播放

比特

率为5.5 Mbps。

• 订阅用户可以访问数千个频道
• 他们存储需求的20％属于归档数据
• 他们需要每天两个小时的活动内容存储量

储之前保留4天。 这些要求导致总的cDVR站点需要43.3 TB的容量和3.44 Tbps的吞吐量。由于需要同时满足容量和输入/输出（I/O）需求，存储需求取决于容量

或

 

输入/输出所需的较高数值。 评估全SATA TLC存储与全NVMe QLC NAND SSD存储

针对这两者，Solidigm将使用基于SATA的7.68 GB Solidigm D3-S4511（前身为Intel®）SSD的服务器与使用基于NVMe的30.72 TB Solidigm D5-P5316（前身为Intel）驱动器的服务器进行了比较，后者建立在QLC NAND上

预置服

务器成本为10,000美元，服务器材料成本为50美元，功耗要求为1,100瓦，故障率为0.40％，假设两

种系统的这些参数相同。[3] 由于SATA SSD的性能较低，确定SATA SSD驱动数量的关键因素是吞吐量。 相反，由于QLC NAND

SS

D的性能远高于SATA SSD，确定QLC NAND SSD驱动数量的关键因素是活动和归档驱动器的组合容量需求。表1总结了

研究结果。

NVMe SSD的巨大资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）节省导致总的TCO优势达到36％。[2]

表1. SATA TLC NAND SSD与NVMe QLC NAND SSD TCO比较。[2]

使用QLC NAND SSD进行高效扩展

TCO并非唯一的考虑因素。QLC NAND SSD解决方案还提供了更高效的扩展性。SATA SSD解决方案需要19个机架，而QLC NAND SSD仅需要5个机架，节省了大量的楼地面空间，并可以在增加用户和内容时实现高效的容量扩展。 

即使使用更少的驱动器，QLC SSD的总输入/输出容量（9.73 Tbps）也能实现高效的输入/输出扩展，以支持更多的用户和更多的功能。[2]

评估

全NVMe TLC存储与全NVMe QLC NAND SSD存储

在这里，对使用15.36 TB Micron 9300驱动器的全NVMe TLC NAND SSD方法和使用30.72 TB Solidigm D5-P5316驱动器的全NVMe QLC NAND SSD方法进行了比较。

预置服务器成本为10,000美元，服务器材料成本为50美元，功耗要求为1,100瓦，故障率为0.40％，假设两种系统的这些参数相同。[5]

通过D5系列NAND SSD提供的更高容量显著降低了运营支出。QLC NAND SSD仅需五个机架即可达到目标总容量，而TLC NAND SSD需要九个机架，使其在电力、散热、机架和硬盘更换方面的成本降低。根据表格2所示，这些降低节省了32%的总体拥有成本。[5]

表格2. NVMe TLC NAND与QLC NAND SSD的总运营成本比较。[5]

 

QLC NAND在除了总运营成本节省之外还有其他优势

TLC NAND无法跟上QLC 3D NAND的驱动器容量，因此不太适合满足不断增长的存储需求。Solidigm 3D NAND技术旨在实现每个单元超过四位比特，通过能满足cDVR市场长期需求的路线图。此外值得注意的是，上述比较所得的节省仅在单个站点中进行。随着cDVR服务提供商通过部署现代存储技术来实现规模化节省成本，D5系列的优势变得更加明显。

表3. TLC NAND SSD和QLC NAND SSD的TCO比较，随着站点数量的增减而改变。

QLC NAND SSD为cDVR工作负载提供充足的耐久性。

Solidigm D5系列SSD提供领先行业的耐久性，[6]并且与其大容量结合使用，可以为cDVR工作负载提供超过足够的耐久性。

cDVR驱动器的耐久性可通过比较所需的总写入字节数（TBW，以写入的千兆字节为单位）与存储系统的可用TBW来确定。所需的写入是活动cDVR层（私有复制模型的峰值录制写入需求）和归档层的写入（主要用于过时内容的非高峰时段写入）的结合。在一个原型场景中，总计可能为每天7,272 TB，或每年2,654,280 TB。可用的TBW是通过将存储系统中的驱动器数量、所有驱动器的每天写入次数（DWPD）评级、驱动器容量以及五年的天数相乘来确定的。在同一原型场景中，使用Solidigm D5-P5316驱动器，其计算公式如下：1,216个驱动器 × 0.41 DWPD × 30.72 TB/驱动器容量 × 365天/年 × 5年 = 在五年内可用的27,951,268 TBW（突出显示此文本，使用引号或其他方式）将“可用的TBW”（27,951,268）除以每年所需的千兆字节数（2,654,280），得到10.5年。这表明Solidigm QLC NAND SSD在这种典型cDVR工作负载下的耐久性超过了指定驱动器寿命的两倍以上。结论：Solidigm D5系列SSD已为您的cDVR服务准备就绪。QLC NAND技术并不是人们想象中的那么新。第三代QLC 3D NAND SSD正在由Solidigm发行中，并且自从第一代以来，他们的SSD已经具有与TLC NAND技术相同JEDEC标准的质量和可靠性。它们的质量和可靠性远远超过HDD，并为cDVR工作负载提供足够的耐久性。

通过提供超越基于SATA和基于NVMe的TLC NAND SSD存储服务器的TCO和可扩展性优势，成熟的QLC NAND技术则成为cDVR服务提供商的明智选择。