人工智能（AI）正在改变各行各业，但其快速发展也带来了一个重大挑战：对计算能力的*需求。到2028年，预计超过50% 的数据中心关键IT能力将由AI驱动，而数据中心已经占全球电力消耗的2%以上——预计到2030年，这一数字将上升到 4.5%。1这给企业带来了一个困境：他们如何在坚持长期能效目标的同时满足AI不断增长的资源需求
部分答案可能在于我们如何处理数据存储。长期以来，传统硬盘驱动器（HDD）一直*解决方案，因为它们具有成本效益。但也存在明显的缺点——高功耗、大的物理占用空间和可靠性挑战。相比之下，像Solidigm D5-P5336 122TB SSD这样的超高容量固态硬盘（SSD）提供了一种*吸引力的替代方案，可显著降低存储能耗和空间要求。本文探讨了大容量SSD如何平衡AI的数据需求与对可持续实践的迫切需求，从而为实现更负责任的数据中心提供一条路径。
机械硬盘（HDD）的问题：旧技术，新问题
HDD刚刚迎来69岁生日。IBM于1956年以350 Disk File为型号发布了硬盘。此后的几十年里，HDD一直是数据中心的主打产品，但其机械设计与AI和分析工作负载的需求越来越不一致。HDD本质上比SSD慢、可靠性较低，体积也比SSD大得多，这导致效率低下，从而在整个数据中心生态系统中拖了后腿。HDD供应商自己也承认，随着硬盘容量的增加，原始性能会下降。2这一事实与不断增长的AI数据和性能要求相悖。
举个例子：您至少需要四个先进的30TB HDD才能匹配单个122TB SSD的容量。但是，HDD挑战超出了数据的物理“大小”。为了确保可靠性，许多存储设计人员采用了3倍复制等策略，即将同一块数据存储在三个单独的驱动器上，以降低故障风险。
正如听起来的那样，这增加了所需的驱动器数量三倍，同时也增加了对功率和空间的需求。其他技术（如短行程）仅使用HDD的一部分容量来提高性能——可能会进一步增加部署的驱动器数量。加速的HDD更换周期可能会进一步加剧问题。在五年内，这些缓解技术可以大大增加购买的HDD数量，从而增加其成本和对环境的影响。
表 1：比较HDD与SSD占用空间
图片
AI 驱动的电力短缺：每一瓦特都很重要
现代数据中心的能耗问题越来越受到关注，而AI是一个主要因素。存储虽然经常被忽视，但在这个系统中起着关键作用。数据中心中的每个驱动器都会消耗能源，并且随着AI工作负载的扩展，传统存储解决方案的效率问题变得更加明显。
设想一个50 PB的网络连接存储（NAS）解决方案，该解决方案专为性能和可靠性而设计。使用30TB HDD，您需要7143块HDD，每个驱动器在主动读写操作期间平均消耗9.8瓦。仅存储设备的功率总计就超过70千瓦（kW）。如果您将此推理应用于大规模数据中心的建设，则可能意味着节省的电力足够为整个社区供电。
相比之下，使用 Solidigm 122TB SSD的相同解决方案只需要857块SSD，每个驱动器在主动读取期间使用16瓦，总计13.7kW。这减少了80%的功耗，仅在存储设备上就节省了56 kW。更显著的优势是：HDD设置需要596台服务器来容纳驱动器，而SSD解决方案只需要36台，从而进一步降低了计算和冷却的电力需求。3
表 2：比较HDD与SSD解决方案级能耗
图片
在数据中心能耗翻倍的时代，这些节省*显著。大容量SSD不仅减少了存储的直接功耗占用，还减轻了对数据中心基础设施的压力，使其成为可持续扩展的关键工具。
空间效率：减少存储的物理占用空间
AI的数据需求不仅会给电网带来压力，还需要物理空间，甚至可能是大量的空间。对于假设的5艾字节（EB）NAS 部署，HDD和SSD之间的差异*明显。使用30TB HDD的解决方案需要775个机架，需要超过290,000平方英尺的数据中心空间。3相同的5EB如果配备122TB SSD只需要92个机架和36,000平方英尺。两个方案的NAS空间之比是8.4 : 1。122TB SSD可以在2U服务器中实现高达3PB的容量，4展示了HDD根本无法比拟的密度。
表 3： 实体建筑要求
图片
这种空间效率具有深远的环境影响。建造新的数据中心设施需要混凝土和钢材等材料，这两种材料都带有很高的碳排放。混凝土和钢材的生产合计占全球温室气体排放量的 15% 以上。5通过减少存储的物理占用空间，与HDD相比，大容量SSD可以使混凝土和钢材的隐含排放减少 80% 以上。较小的存储占用空间还降低了冷却要求，这是数据中心的主要能源需求。连锁反应是令人信服的：优化存储空间不仅可以节省面积，还有助于遏制AI物理基础设施对环境的更广泛影响。
表 4：HDD与SSD存储占用空间的温室气体影响
图片
固态存储的潜在优势
除了电源和空间之外，SSD 还提供不太明显但同样重要的效率优势。与依赖易磨损机械部件的HDD不同，SSD 具有更高的耐用性和更少的故障。例如，Solidigm 122TB SSD可在五年内提供无限的随机写入耐久性，5减少更换需求。在50PB NAS解决方案中，HDD解决方案需要7,143块盘，而SSD解决方案只需要857块盘。
在五年的部署中，需要制造、运输和处置的设备减少了数千台，显著减少了电子垃圾的储存。3按照同样的计算方式，建筑商可以减少近500吨的碳排放。将此逻辑大规模应用于新的数据中心建设，相当于每天让数千辆汽车停驶。
表 5：HDD与SSD生命周期终止处置影响
图片
然后，还有连锁反应。与HDD相比，更少、更小的SSD产生的热量也更少，从而降低了整个解决方案的冷却需求，这是数据中心中巨大的能源消耗。预期的SSD故障要少得多6转化为较小的制造和运输影响，这两者都会导致碳排放。从生产到生命周期结束，大容量SSD提供了一种更可持续的存储方法，使AI的数据需求与更小的环境足迹保持一致。
摘要：更易于管理的数据中心存储路径
随着AI持续推动创新，其环境影响不容忽视。HDD等传统存储解决方案因其功耗高、空间占用大和频繁的更换周期而变得越来越不可持续。Solidigm D5-P5336 122TB SSD提供了一个强大的替代方案，可将功耗降低多达80%，将数据中心占用空间缩减至八分之一，并通过提高性能、效率和耐用性来*限度地减少电子垃圾。
大容量SSD提供了一种实用的解决方案，使企业能够满足AI的极端数据需求，同时提高整体效率。通过重新思考存储方式，我们可以推动AI的变革*，同时与环境责任保持一致，从而证明创新和可持续性可以并行不悖。
点击阅读原文可访问Solidigm官网原文
注释：
1、来源–Semianalysis，2024年3月：https://semianalysis.com/2024/03/13/ai-datacenter-energy-dilemma-race/
2、来源–Western Digital，2023年5月：https://blog.westerndigital.com/dual-actuators/
3、来源–Solidigm。某些结果是使用Solidigm内部分析或架构模拟或建模进行估计或模拟的，仅供参考。系统硬件、软件或配置的*差异都可能影响您的实际性能。
4、来源–Solidigm。3PB基于2U服务器中的24个SSD乘以每个驱动器122.88TB容量。
5、来源–Solidigm。基于Solidigm D5-P5336的无限随机写入耐久性：122.88TB SSD、32KB随机写入性能和134PB写入（PBW）规格。
6、HDDAFR 来源–Backblaze，2024 年年终驱动器统计数据：https://www.backblaze.com/blog/backblaze-drive-stats-for-2024/ 。SSD AFR 数据基于 Solidigm第4代QLC产品的24个月AFR 实际值。
“Solidigm”是 SK hynix NAND 产品解决方案公司 (d/b/a Solidigm) 的商标。文中涉及的其他名称及商标属于各自所有者资产。
关于 Solidigm
Solidigm 是全球*的企业数据存储解决方案提供商。利用数十年的产品*优势和技术创新能力，Solidigm与客户精诚合作，帮助客户业务转型，并推动其迈入以数据为中心的未来。从核心数据中心到边缘数据中心，Solidigm强大的端到端产品组合赋能客户在AI等领域实现创新突破。Solidigm 总部位于美国加州兰乔科尔多瓦，作为SK海力士独立子公司在全球运营。如欲了解有关 Solidigm 的更多信息，请访问[https://solidigm.com]，或关注微信公众号[SolidigmChina]。