Alibaba Cloud が発表したデュアルモード SSD

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Alibaba Cloud が発表したデュアルモード SSD

Alibaba Cloud は、人工知能(AI)とクラウドコンピューティングの利用増加の要求に対応するために、ハイパースケールインフラストラクチャのストレージパフォーマンスを最適化することを目指す新しいシステムの発売を発表しました。
クラウドストレージの新しい標準

オープンチャネルモードとネイティブ NVMe モードの両方をサポートするストレージデバイスであるデュアルモード SSD(Solid State Drive)は、Alibaba Infrastructure Services チームによって開発されており、デュアルモードに基づく最適なソフトウェア/ハードウェア統合ソリューション SSD は現在、アリババの内部サーバに導入されています。この新しいストレージシステムは、読み取りレイテンシを 75 %削減し、データセンター全体のストレージパフォーマンスを最大 5 倍向上させることが期待されています。
デュアルモード SSD

「AIやクラウドコンピューティングの急速な普及により、データセンターの要求はより洗練されたものになりましたが、従来のストレージシステムではこのような要求に厳しい制限がありました。これらの課題に鑑み、アリババは新しいストレージシステムの研究開発を先導し、これは、デュアルモード SSD インフラストラクチャであり、これは、新しい AI およびクラウド時代におけるテクノロジインフラストラクチャの革新と最適化を推進するという当社のコミットメントを示しています」「デュアルモード SSD 仕様を作成して共有することで、関連するファームウェアやハードウェア製品の製造元とも異なるメーカーと協力し、SSD 中心のインフラストラクチャやエコシステムの迅速な開発につなげていきます。」 -Alibaba Infrastructure Services 上級スタッフエンジニア、Shu Li -
従来のハードウェアの制限

人工知能、IoT(Internet of Things)、大規模データ、クラウドコンピューティングなどの新しいアプリケーションの普及に伴い、今日の超大規模データセンターではこれまで以上に多様で複雑な作業負荷が発生します。これらの異なるアプリケーションは、I / O パターン、パフォーマンスまたはサービス品質(QoS)ターゲット、使用モデルが大きく異なり、ストレージデバイスとは異なる機能セットを必要とすることがあります。従来のストレージアーキテクチャは、汎用のブロック I / O インタフェースとその抽象的な汎用ブロックデバイスの上に構築されたソフトウェアスタックを提供する標準化されたハードウェアを中心に設計されています。このアーキテクチャには移植性と下位互換性の利点がありますが、今日の超大規模データセンターでは深刻な課題に直面しています。

- 標準ハードウェア(NVMe SSDなど)は、特定の仕様に準拠している必要があり、カスタマイズの余地が限られています。多くの異なる I / O パターンまたは用途に適応することは困難です。

- 従来のアーキテクチャでは、ハードウェアとソフトウェアは、相互に知らなくても、個別に設計および最適化されています。この分離は、さらなる最適化のための大きな障害となります。

- 標準的なハードウェアは主にソフトウェアをホストするブラックボックスです。ソフトウェアをホストするための「汎用ブロックデバイス」という錯覚を作り出すために、ほとんどの内部メカニズムを隠します。このようなカプセル化の欠点は、I / O がデバイスに到達するとソフトウェアがパフォーマンスを制御できないことです。
クラウドストレージの最先端をリード

Alibaba Cloud は、電子商取引、検索、オンラインプロモーション、マルチメディア、金融サービス、ロジスティックサービス、クラウドコンピューティングなど、ビジネスユニットや顧客にサービスを提供する数多くのアプリケーションを持っています。Alibaba Cloud のアプリケーションの中には、標準のSSDでは利用できない機能が必要なものがあります。アプリケーションの要件も頻繁に変化するため、ストレージシステムは機敏で迅速に対応する必要があります。Alibaba Cloud は、デュアルモード SSD を使用したハードウェア/ソフトウェアの共同設計アプローチで、これらの課題に取り組んできました。社内のSSDハードウェアとアプリケーションやユースケースを直接理解し、ビジネスチームと緊密に連携してI / Oスタック全体を設計および最適化します。その結果、データセンターのアプリケーションに高度に最適化された一連のハードウェア/ソフトウェア統合ソリューションが得られます。
アーキテクチャ

デュアルモード SSD は、ハードウェア/ソフトウェアの共同設計アプローチにより、ハイパースケール・データセンターの性能向上を追求する Alibaba Cloud の一貫した技術を実証しています。NVMe デバイスベースモードとオープンチャネルモードの両方をサポートする社内デュアルモード SSD を開発しています。ソフトウェア側では、SSD ハードウェア、ファームウェア、ドライバ、オペレーティングシステムをアプリケーションと密接に統合した User-Space Open Channel I / O スタックを開発しています。さらに、デュアルモード SSD は、高度な I / O スケジューリングのユースケースによるハードウェア/ソフトウェア結合最適化の有望な可能性を示しています。評価結果は、ハイパースケールインフラストラクチャに導入された提案されたデュアルモード SSD がアクセスレイテンシを 75 %削減し、99 パーセンタイルレイテンシを 5.8 倍改善することを示しています。