使用成本效益高、容量高的 Solidigm™ D5 系列 SSD 取代内容交付网络中的传统存储

Solidigm D5 系列 QLC 3D NAND 固态硬盘基于久经考验的成熟浮栅技术构建，采用 PCIe 4.0 控制器和现代固件，打造具有出色的温暖数据读取性能的大容量驱动器。因此，这些驱动器可以用来取代某些部署中由三级单元 (TLC) NAND 固态硬盘 (SSD) 和机械硬盘驱动器 (HDD) 组成的混合配置，从而实现服务器密度的大幅改善和总拥有成本 (TCO) 的显著节省。

随着视频点播 (VoD) 日益普及，数据存储需要跟上 

流媒体正在成为越来越多消费者的娱乐平台。2020 年，Netflix 记录到全球用户超过 2 亿，比 2019 年增加了 3700 万。[1] Hulu 报告称，2021 年第一季度的 VoD 用户数为 3540 万，同比增长了 30%。[2] 总体而言，在过去十年中，流媒体市场已发展成为一个价值数十亿美元的行业。

VoD 内容提供商不得不通过花费更多钱来扩展其内容库以应对订阅者数量的增长。此外，该行业正在迅速转向为消费者提供更丰富的内容，由于用户也更多，导致要存储和交付的数据大幅增加。 

例如，如果给定的 720p 视频消耗 2 到 3 GB 的存储空间，则 1080p 版本的同一视频消耗大约 4 到 5 GB，从而使流数据量几乎翻倍。需要高效存储的大量且不断扩展的数据，以限制内容提供商的成本并满足客户服务水平。

使内容更接近边缘

中端和边缘服务器用于将内容移动到更靠近最终用户的位置，以优化客户体验并降低总体 CDN 成本。（见图 1）这些服务器驱动读取密集型大块存储工作负载，重点关注系统级延迟，以改善用户体验 （UX）。中端和边缘服务器还需要在空间、电源和冷却方面满足局部限制。

为了满足这些要求，存储架构师需要考虑 VoD 内容固有的独特性。工作负载是读取密集型的（高达 95%）。写入通常仅在上传新内容的低写入使用期间进行，并且是具有高度顺序性的。读取和写入通常由高达 128K 的大块大小组成。

中端和边缘场景面临类似的挑战，包括需要：

• 优化空间和运行效率
• 解决吞吐量效率

图 1. VoD 内容提供商将内容放在中端和边缘服务器上，以改善用户体验

为 VoD 工作负载部署合适的存储设备

鉴于这些特征，在为增长提供可扩展性的同时，解决 CDN 提供商的最迫切需求需要哪些理想存储？尽管存储配置可能有所不同，但最常见的是，在中端和边缘都能发现 TLC NAND SSD 和 HDD 的混合阵列。但是，对于希望以最具成本效益的方式满足服务要求的 CDN 提供商来说，HDD 和 TLC NAND SSD 都有重大缺陷。

HDD 具有空间效率，而且运营成本高。此外，性能差意味着它们必须与 TLC NAND SSD 配对以实现所需的吞吐量。TLC NAND SSD 性能充足，但未进行成本优化。因此，希望优化每个吞吐量成本的 CDN 提供商通常不会选择它们。

用于 CDN 工作负载的可靠的、成本效益高的性能

Solidigm D5 系列 SSD 基于四级 （QLC） 技术，非常适合中端和边缘位置的 VoD 工作负载，因为 QLC NAND 驱动器提供的读取性能与 TLC NAND SSD 相当，并且明显高于 HDD。

此外，Solidigm D5 系列 SSD 具有超大密度，可满足未来所需的可扩展性，同时有助于降低当前的 TCO。 表 1 突出了在混合阵列上部署全 QLC NAND 阵列的好处。

表 1. 使用 Solidigm D5-P5316（前身为英特尔®）驱动器相对常见 HDD 的关键 CDN 指标优势 [3]

使用中端服务器中的 D5 系列 QLC NAND SSD 取代 TLC NAND SSD + HDD

中端服务器具有读取密集型工作负载，读取率通常高达 95% 并且仅在低使用时段顺序写入。

这使得 QLC NAND SSD 成为取代这些服务器中常见的混合阵列（TLC NAND SSD + HDD）的有力替代产品。 部分原因是由于 QLC NAND SSD 具有与 TLC NAND SSD 等效的读取性能。

但是，考虑到这些与工作负载的有限写入压力相比大容量驱动器时，QLC NAND SSD 也具有足够的耐用性来完成这项工作。 例如，30.72 TB QLC NAND SSD X 每日 0.41 次硬盘写入 （DWPD） x 每年 365 天 x 5 年等于 23 PB 写入 （PBW）。

如图 2 所示，对需要每个节点容量为 480 TB 和每个节点吞吐量为 190 Gbps 的中端安装进行建模，可使服务器密度提高近 5 倍，总拥有成本降低高达 14%。[4] 在原始混合阵列中，HDD 存储需要大大超出容量需求，以满足吞吐量要求。 使用全 QLC NAND SSD 替换该理论示例中的过度配置阵列可将服务器数量从 331 台减少到 67 台，从而留下充足的增长空间，使其能够随着内容和用户需求的变化而扩展。 QLC NAND SSD 的读取优化性能推动了这些取得令人钦佩的成绩，它使组织能够不再使用 TLC NAND SSD 作为缓存驱动器，并用更具空间和运行效率的容量存储替换 HDD。

图 2. Solidigm SSD 取代中端服务器中的混合存储阵列以提升服务器密度

使用边缘服务器中的 D5 系列 QLC NAND SSD 更换混合阵列或全 TLC NAND

边缘服务器具有与中端服务器相似的工作负载配置文件，因此它们还可以从 QLC NAND SSD 的读取性能和容量优化中受益 量化这些优势的一种方法是，在两个不同的场景下，对需要 128 TB 容量和 300 Gbps 吞吐量的服务器进行建模。 场景 1 非常适合新兴市场，在新兴市场中，将传统的混合阵列 CDN（TLC NAND SSD + HDD）更新为全 QLC NAND SSD 解决方案可将服务器密度提高多达 3.7 倍，节省高达 2.3 倍的总体拥有成本，并通过减少占用空间、提高电源使用和冷却效率，以及随着时间的推移减少驱动器的更换次数，大幅降低运营费用 （OpEx） 。[5] 场景 2 针对的是更典型的全 TLC NAND SSD 实施，其中选择全 QLC NAND 可使服务器密度提高 22%，并节省高达 20% 的总拥有成本，使提供商在保持读取密集型内容交付服务级别协议 （SLA）的同时能够更有效地扩展。 [6]

图 3. Solidigm SSD 取代中端服务器中的 TLC 或混合存储阵列以提升服务器密度

Solidigm D5 系列 SSD 的其他好处

除了上述服务器 TCO 的好处之外，中端和边缘服务器上的 QLC NAND SSD 阵列还可以使其他领域的 CDN 提供商受益：

• 通过更高的服务器带宽减少下游网络流量（返回到源速率）
• 通过更高的每节点容量和带宽经济地扩展到更多内容和更多用户
• 通过低延迟和高质量服务 （QoS） 缩短第一个数据包的响应时间

存储现代化以跟上需求

VoD 服务正在出现爆炸式增长，这给服务提供商带来了压力，要求他们在保持服务水平和提高效率以控制成本的同时来满足这一增长机会。

Solidigm D5 系列 3D NAND SSD 可作为 HDD 和 TLC NAND SSD 的替代品，这样可实现经济实惠的存储现代化改造，以更好地支持按需内容交付。由于 Solidigm D5 系列 SSD 的读取性能与 TLC NAND SDD 相当，远高于机械硬盘，因此可帮助存储架构师降低总拥有成本、高效扩展内容并将内容扩展到更多用户。