L'avenir du stockage: PCIe 5.0 et QLC NAND

PCIe 5.0: briser les barres de bande passante

PCIe 5.0 représente un changement clair de la capacité d'interface brute par rapport aux générations antérieures. Au niveau du système, l'amélioration la plus visible est le doublement de la bande passante par voie par rapport à PCIe 4.0, ce qui se traite par un débit séquentiel beaucoup plus élevé pour les dispositifs de stockage NVMe. Pour les praticiens et les architectes cela signifiant que vous pouvez déplacer des ensembles de données plus grands plus rapidement - mais l'avantage est pratique seulement le contrôle d'investissement et la plate-forme hôtelière peu supporter des taux plus élevés.

Les conséquences opérationnelles importantes comprennent goulets d'écartement côté hôtel et la nécessité d'un réglage de bout en bout. Un serveur avec des fentes PCIe 5.0 doit également fournir suffisamment de CPU, de bande passante mémoire et de refroidissement pour réaliser le nouveau potentiel. Dans de nombreux déploiements, le facteur limitatif devient la capacité du contrôleur d'entraînement à paralléliser les requêtes et la capacité du système à alimenter ces requêtes.

Étapes pratiques pour pneus parti de PCIe 5.0 aujourd'hui:

• Vérifier le support de la plateforme - vérifier la documentation CPU/chipset pour les voies PCIe 5.0 natives.
• Choisissez les lecteurs avec des contrôles annoncés comme natif PCIe 5.0 plutôt que de répondre sur des adaptateurs ou des puces de pont.
• Plan de solutions thermiques - un débit plus élevé signifie avoir une puissance et une chaleur plus élevées.
• Benchmark charge de travail réel - nombres séquentiels synthétiques exagerent les avantages pour les I/O mixtes / aléatoires.

Quand PCIe 5.0 compte

Les cas d'utilisation qui bénéficient du plus souvent sont l'édition et le rendu vidéo à grande échelle, les bases de données haute performance avec des besoins de réplication séquentielle, et les titres NVMe où le débit de niveau de liaison reçoit directement les frais de transfert. Pour les charges de travail allétoires de petits blocs, les améliorations dépendantes de l'école IOPS à l'intérieur du contrôle et de la configuration de profondeur de la file d'attente auberge.

NAND QLC: Capacité acquise, nouveaux défis

Cellulaire Quad-Level (QLC) NAND presse quatre bits par cellule, permettant une capacité brute plus élevée à un coût inférieur par gigaoctet par rapport à TLC ou MLC. Pour les concepteurs de stockage et les acheteurs, cela est attrayant pour le stockage à froid, les SSD grand public, et certains niveaux d'entreprise en lecture lourde. Cependant, QLC introduit des compromis: endurance réduite, augmentation de la variabilité des programmes et des fenêtres d'entretien de fond potentiellement plus longues pour la correction des erreurs et le nivellement de l'usure.

Pour utiliser efficacement le CQG, examinateur ces recommandations pratiques:

1. Attribuer QLC à des niveaux de données correspondant principalement aux opérations de lecture ou des modèles d'écriture prévisibles - p. ex., des instantanés d'archives, du stockage multimédia.
2. Utilisez des fonctions de surprovisionnement et de firmware qui maîtrisent les limitations QLC - recherchez des disques avec une caisse SLC robuste et une gestion dynamique de l'usure.
3. Surveiller la télémétrie de l'investissement - Les attributs SMART et les compteurs spéciaux aux fournisseurs peuvent inviter devant que les limites d'endurance sont appropriées.

Exemple: un service de sauvegarde en nuage peut déployer QLC dans des nœuds de capacité qui reçoivent des écritures peu fréquentes mais qui nécessitent des conférences rapides pendant les restaurations. En revanche, les volumes de log des bases de données doivent demeurer sur des supports d'endurance supérieure.

Nouvelles technologies de stockage Façonner demain

Au-delà de PCIe 5.0 et de QLC NAND, plusieurs technologies mûressent et influencent les décisions d'architecture. Il s'agit notamment d'optimisations de la mémoire associée à CXL, de NVMe/TCP et de NVMe sur Fabrics, et de nouvelles formes de médias persistantes tels que l'empire 3D NAND de nouvelle génération et les améliorations de mémoire non volatile express. Chaque technologie vise différents problèmes - réduction de la latence, accès cohérent à la mémoire, ou des niveaux de grande capacité moins cher.

On trouve ci-dessous un tableau comparatif reprenant la façon dont les améliorations de la génération PCIe et les types NAND s'harmonisent pour des caractéristiques communes. Cela aide à décider quelle combinaison convient à une charge de travail donnée.

Utiliser le tableau comme point de départ - valider par rapport aux fiches de données des fournisseurs et des représentants propres à la charge de travail avant de prendre des décisions en matière d'approvisionnement.

Comment l'IA et les charges de travail intensives de données stimulent l'innovation

Les tâches de formation et d'inférence en matière d'IA changent les priorités de stockage. La formation a besoin d'une bande passante prolongée et de gros ensembles de données mis en scène près de calculer - de sorte que les titres PCIe 5.0 et NVMe sont attachants pour les grappes d'investissement. L'inférence a tendance à avoir besoin d'un accès à faible latence aux poissons des modèles et à leur intégration, comprenant l'acquis sur les optimisations du temps de réponse et parfois sur les solutions à venir combinant RAM, mémoire CXL et NVMe.

Modèles d'architecture pratiques pour les charges de travail liées à l'IA:

• - Utilisez la NVMe locale pour les dataset shards actifs pour minimiser les récupérations réseau pendant la formation.
• - Adopter un stock intermédiaire rapide (PCIe 5.0) pour les canadiens préfabriqués et encastrés, et conserver les ensembles de données froides sur les piscines QLC optimisés par la capacité.
• - Évaluer NVMe sur Fabrics pour la formation multi-noeuds afin de préserver un débit élevé entre les neuds sans sacrifier la localité.

Ces modèles produisent les temps d'attente et améliorent l'utilisation des GPU - l'avantage commercial direct est des cycles de formation plus courts et des coûts d'infrastructure moins élevés par expérience.

Performance par rapport à l'endurance: trouver le bon équilibre

Choisir le stockage est un exercice de compromis. Les médias et les interfaces axés sur la performance (PCIe 5.0, TLC haut de gamme ou même DRAM/NVDIMM) connaissent plus cher par gigaoctet, mais bien moins de latence et des IOPS plus durables. Les options axées sur la capacité (QLC sur PCIe 5.0 ou plus tôt) coûtent moins cher, mais nécessitent un placement prudent pour inviter l'heure prématurée et les rapports imprévisibles.

Liste de contrôle des décisions concrètes pour les concepts de systèmes:

1. Données cartographiques par mode d'accès - chaud, chaud, froid.
2. Attribuer des supports basés sur les besoins de débit et d'endurance - ne pas placer de jours chauds à haute écriture sur QLC.
3. Planifier la télémétrie et l'échelonnement automatisé - utiliser des mesures pour déplacer les données de Façon proactive lorsque les modèles d'accès changent.
4. Budget pour la redondance et le remplacement - les médias à mourir peu augmenter la fréquence de rafraîchissement.

Conseil pratique: effectuer une période d'instrumentation de 30 jours sur des charges de travail représentatives pour saisir les distributions réelles d'E/S. Utilisez ces paramètres pour tailler les tailles de cache SLC, établir des politiques de surprovisionnement et déterminer si le coût marginal de TLC par rapport à QLC est justifié par une réduction des frais généraux opérationnels.

Dans la pratique, les systèmes mixtes qui associent les performances de première ligne PCIe 5.0 à des capacités élevées par QLC peu defrir le meilleur des deux mondes - si les opérateurs acceptent une complexité accumulée dans le nivellement et la surveillance. Une fois fait correct, cette conception offre une grande réactivité pour les données actives et une location pour le stockage à longue file d'attente.