Seagate倡議透過NVMe介面突破企業級機械式儲存性能上限,為AI世代提供高性能、可擴充與降低瓶頸

2025.03.21 05:36PM

雖然當前由於固態儲存技術性能越來越高、成本也日益下降,也令人好奇仍持續發展企業級機械式硬碟的Seagate是如何將機械式硬碟視為未來重心;然而Seagate在官網的一篇部落格闡述透過NVMe介面提升高容量硬碟的可能性,並藉此最佳化AI資料管道、提升性能、可擴充性與資料存取瓶頸。

補充:一時不察將Seagate與Western Digital搞混,已經移除錯誤敘述

Seagate提到機器學習與企業管理的的資料庫需要PC甚至EB級的資料,在持有大量資料的情況需要有效率的解決海量資料的儲存、檢索與處理,使其能有效的活用在模型訓練與推論,Seagate認為儲存設施不僅是AI技術的IT問題,也是影響AI創新本身創新的核心。Seagate認為SSD架構固然帶來高效能,但成本問題仍非多數企業能夠負擔,故Seagate認為要說服多數企業搭建完全SSD化的資料儲存設施並不切實際且會加重財務負擔。

SAS與SATA硬碟雖然為企業提供可靠、高經濟效益的儲存,不過AI負載的儲存需求與傳統儲存概念並不相同,SAS/SATA需要專用的晶片、主機匯流排轉換器(HBA)與控制器架構,但這些傳統架構並非為高吞吐、低延遲需求的AI工作所規劃,隨著AI的需求增加,過往SAS/SATA介面會成為AI發展的瓶頸。倘若將儲存轉到雲端,則會延伸出資料傳輸成本、延遲峰值與無法預期的檢索時間問題,同樣也不利於AI需求。

Seagate認為透過NVMe與大容量機械式硬碟的結合,有助改變現況,並提供適合AI的大容量、低延遲、成本更平衡的解決方案;NVMe介面不需SAS/SATA硬碟的額外HBA與額外SAS基礎設施,能使AI儲存架構更精簡,同時透過採用與SSD相同的NVMe介面,能在單一NVMe架構融合兩種儲存的特性,以高密度大容量的機械式硬碟與作為快取的高速SSD整合。

▲雖然機械式硬碟本身有其性能門檻,但透過轉換為與當前SSD相同的NVMe通道可大幅簡化架構並實現更具效率的混合儲存設計

透過將機械式硬碟轉化到NVMe介面,僅須透過單一的NVMe驅動即可同時通用兩種儲存技術,不需額外的軟體層就能使兩種不同特性的硬碟;此外藉由導入基於PCIe的NVMe介面,DPU能夠不經CPU直接存取機械硬碟與SSD資料,減少經過CPU的額外延遲以及造成CPU額外的負擔,使延遲更為降低。同時透過NVMe over Fabrics(NVMe-oF),使NVMe硬碟能整合至分散式AI儲存架構,不盡使總儲存容量擴展,亦可使AI工作處理更為靈活且具擴充能力。

Seagate為了實證其理論,透過NVMe硬碟、NVMe SSD、NVIDIA BlueField DPU和AIStore的軟體建構概念驗證系統,在概念驗證系統時利用NVMe硬碟與DPU的直接傳輸到GPU能夠減少AI工作流與儲存相關延遲,同時相對SAS/SATA也由於架構更精簡減少整體成本與增加儲存效率,同時透過AIStorage軟體針對快取與分層的最佳化,使模型訓練效能更出色,且亦以NVMe-oF實證多機架AI儲存叢集組合的可行性。

Seagate認為透過NVMe介面融合SSD與機械硬碟架構後,經常取用的熱資料可分配到SSD內,龐大的訓練資料集則可存放在機械式硬碟。同時Seagate指出機械硬碟相對SSD在每TB的碳排放優於10倍,每TB運作效率提高4倍,能夠大規模減少每TB成本、減少AI儲存的TCO。

具體而言,Seagate也公布一部分計劃藍圖,包括擴展當前已經推出36TB版本的Mozaic平台並開發更高容量的NVMe機械硬碟,同時推進對NVMe-oF的支援使AI工作負載可無縫擴展,最後就是建構參考架構使開發者與企業更容易導入。

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