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데이터 센터는 AI 워크로드의 요구 사항 속에서 특히 에너지 효율성을 높이는 것을 목표로 하므로, 많은 데이터 센터에서 성능을 향상시키고 에너지 사용을 제어하기 위해 액체 냉각을 채택하고 있습니다. 액체 냉각은 고성능 서버에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하여 기존 공랭식 냉각과 관련된 높은 에너지 비용 없이 최대 용량으로 서버를 실행할 수 있도록 합니다. Solidigm의 고밀도 SSD는 이러한 환경에 적합하며 뛰어난 테라바이트당 와트 효율성을 제공합니다.
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AI가 많은 데이터 센터 운영자가 액체 냉각을 고려하게 만들고 있지만, 그 이점은 훨씬 더 광범위합니다. 이전 보고서에서 2U Dell PowerEdge R760에 액체 냉각이 미치는 영향을 분석했습니다. CoolIT의 직접 액체 냉각(DLC)은 팬 속도를 줄여 서버 에너지 사용량을 줄였으며, 이는 200와트의 전력 절감으로 이어졌습니다. 당시 테스트는 CPU 성능에만 초점을 맞췄지만, 이번에는 SSD가 서버 전력 소비에 미치는 영향을 이해하기 위해 스토리지에 더 중점을 둔 접근 방식을 취했습니다.
Dell PowerEdge Solidigm 및 CDU
NVMe 활성 전원 상태란 무엇인가요?
NVMe 전원 상태는 NVMe 장치가 전력 사용량과 성능을 조절하기 위해 전환할 수 있는 사전 구성된 모드입니다. NVMe 사양은 최대 32개의 전원 상태를 허용하며, 각 상태는 최대 전력 소비량, 진입 지연 시간(ENLAT), 종료 지연 시간(EXLAT) 및 상대 성능 지표로 정의됩니다. 이러한 상태는 작동 상태와 비작동 상태로 나뉩니다. 작동 전원 상태, 즉 P-State는 장치가 I/O 작업을 처리할 수 있도록 합니다. 비작동 상태, 즉 F-State는 장치가 유휴 상태이고 I/O 작업을 처리하지 않을 때 사용됩니다.
이러한 전원 상태를 관리하는 것은 NVMe 장치의 에너지 효율성을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 특히 전력 사용이 중요한 고려 사항인 환경, 즉 엣지 장치 및 국제 우주 정거장(ISS)의 SSD와 같은 특수 애플리케이션에서 더욱 그렇습니다. 예를 들어, NVMe 사양에는 현재 사용량 및 열 조건에 따라 장치가 전원 상태 간에 자동으로 전환할 수 있도록 하는 자율 전원 상태 전환(APST)과 같은 기능이 포함되어 있습니다. 이는 성능과 전력 소비의 균형을 맞추는 데 도움이 되며, 원격 또는 제한된 환경에서 안정적인 작동을 보장합니다. 런타임 D3(RTD3) 지원을 통해 장치는 사용하지 않을 때 제로 전력 유휴 상태로 전환하여 에너지를 추가로 절약할 수 있습니다.
NVMe 전원 상태는 에너지 효율성과 열 관리가 최우선 과제일 때 특히 유용합니다. 예를 들어 엣지 장치에서는 유휴 기간 동안 낮은 전원 상태로 빠르게 전환할 수 있는 기능이 에너지 사용량을 크게 줄일 수 있습니다. 이는 전력이 제한된 원격 또는 열악한 환경에서 작동하는 장치에 매우 중요합니다. 이는 PCIe 활성 상태 전원 관리(ASPM) 및 L1.1 및 L1.2와 같은 저전력 상태와 같은 기능을 통해 가능하며, 이는 전력 소비를 최소화합니다. ISS에서 전력 및 열 출력을 관리하는 것은 제한적이고 통제된 환경 때문에 필수적입니다. NVMe 전원 상태는 SSD 전력 사용량을 조절하여 열 설계 전력(TDP)을 관리하고 전체 에너지 예산을 최적화하여 SSD가 과열되지 않고 효율적으로 작동하도록 도울 수 있습니다.
이러한 특수 환경에서 NVMe 전원 상태는 NVMe 장치 전력 소비를 관리하는 유연하고 효율적인 방법을 제공합니다. 이러한 상태를 활용함으로써 장치는 성능과 에너지 효율성의 균형을 맞출 수 있어 엣지 컴퓨팅부터 우주 임무에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 적합합니다. 실시간 조건에 따라 전원 상태를 동적으로 조정할 수 있는 기능은 NVMe 장치가 다양한 환경의 변화하는 요구 사항을 충족하면서 에너지 효율성과 열 관리를 최적화할 수 있도록 보장합니다.
NVMe 전원 상태 외에도 복합 온도 및 접촉 온도는 최신 엔터프라이즈 모델에서 NVMe SSD의 열 성능을 관리하는 데 중요합니다. 접촉 온도는 SSD의 외부 케이스 온도를 나타냅니다. Solidigm은 새롭고 더 높은 접촉 온도 표준을 채택하는 데 선구적인 역할을 해왔습니다. 예를 들어, Solidigm D5-P5336의 공장 설정 접촉 온도는 80°C입니다. 이 더 높은 한계는 SSD가 더 적은 공기 흐름으로 냉각되거나 더 높은 주변 온도에서 작동할 수 있도록 합니다. 이러한 유연성은 데이터 센터가 냉각 전략을 개선하고 전반적인 열 관리를 향상시키며 잠재적으로 냉각 비용을 절감하고 SSD의 신뢰성과 수명을 연장할 수 있도록 합니다.
NVMe 활성 전원 상태 관리
Ubuntu 22.04를 실행하는 Linux 테스트 환경에서 NVMe 툴셋을 사용하여 드라이브를 폴링하고 D5-P5336의 전원 상태를 보거나 수정했습니다. 아래 표시된 것처럼 드라이브는 상태 0, 1 및 2를 지원하며, 상태 0이 가장 덜 제한적이고 상태 2가 가장 제한적입니다.
Solidigm 61.44 TB D5-P5336의 경우 PS0은 25W, PS1은 15W, PS2는 10W입니다. 드라이브는 약 5.5W에서 유휴 상태이므로 전원 모드가 더 제한적일수록 NAND 읽기 및 쓰기 작업에 사용할 수 있는 전력이 줄어듭니다. 쓰기 작업은 NAND에 쓰는 데 읽기보다 더 많은 전력이 소모되므로 가장 큰 영향을 받습니다.
Solidigm D5-P5336 SSD의 현재 전원 상태를 확인하는 명령은 다음과 같습니다. 현재 값 00000000은 드라이브가 가장 높은 25W 모드인 PS0에 있음을 나타냅니다.
전원 상태를 변경하는 데에도 유사한 명령이 사용되며, 마지막 숫자는 원하는 전원 모드를 나타냅니다. 예를 들어, 아래 명령은 Solidigm D5-P5336 SSD를 PS0으로 설정합니다. 전원 모드 1 또는 2를 사용하려면 —value= 값을 올바른 모드에 맞게 조정하십시오.
전원 상태가 성능에 미치는 영향
Solidigm D5-P5336 61.44TB SSD의 전력 사용량과 성능에 전원 상태가 미치는 영향을 측정하기 위해 24개의 SSD를 장착한 Dell PowerEdge R760을 사용했습니다. Ubuntu와 FIO 워크로드 생성기를 실행하여 모든 SSD에서 일관된 워크로드를 쉽게 실행하고 실시간으로 전원 모드를 조정할 수 있었습니다.
Dell PowerEdge Solidigm P5336
서버의 iDRAC9 관리 시스템 내 Dell의 온보드 전력 모니터링을 사용하여 시스템 수준에서 전력을 추적했습니다.
Dell PowerEdge iDRAC 전력
드라이브당 128K 블록 크기를 사용하여 순차 읽기 및 쓰기 대역폭 워크로드에 초점을 맞춘 다음, 24개 SSD 전체의 집계 성능을 측정했습니다. 이 특정 Dell PowerEdge R760 구성(24개의 NVMe 베이 포함)은 직접 연결된 NVMe 베이 대신 PCIe 스위치를 사용한다는 점에 유의할 가치가 있습니다. 결과적으로 측정된 총 대역폭은 드라이브에 도달하기 전에 사용 가능한 PCIe 스위치 레인을 포화시킵니다. 이는 Solidigm P5536 사양 시트에 비해 기록된 총 읽기 성능에 영향을 미치지만, 집계 쓰기 속도는 해당 한계 미만으로 유지되었습니다.
| 총 와트 | 쓰기 속도 | 읽기 GB/s | 와트 기본 초과 |
와트/드라이브 (시스템 오버헤드 포함) |
|
|---|---|---|---|---|---|
| 드라이브 없음 유휴 | 462 | – | – | – | – |
| 드라이브 설치됨 유휴 | 594 | – | – | 132 | 5.5 |
| 24x 순차 읽기 PS0 | 858 | – | 109GB/s | 396 | 16.5 |
| 24x 순차 읽기 PS1 | 858 | – | 105GB/s | 396 | 16.5 |
| 24x 순차 읽기 PS2 | 759 | – | 79.8GB/s | 297 | 12.375 |
| 24x 순차 쓰기 PS0 | 1089 | 82.5GB/s | – | 627 | 26.125 |
| 24x 순차 쓰기 PS1 | 825 | 34.4GB/s | – | 363 | 15.125 |
| 24x 순차 쓰기 PS2 | 726 | 17.3GB/s | – | 264 | 11 |
공랭식 플랫폼을 직접 액체 냉각으로 전환하는 것의 이점에 대한 기사를 다시 살펴보면, CPU 성능이 약간 향상되고 200와트의 전력 절감을 관찰했습니다. 전력은 AI 중심 서버의 새 세대에서 귀중한 리소스이며, 종종 모든 사용 가능한 리소스를 GPU와 고급 CPU에 할당합니다. 공랭식 전력 예산 한계에 있거나 가까운 데이터 센터에서는 DLC로 전환하면 서버가 공랭식 서버와 동일한 전력 발자국으로 더 많은 SSD를 수용할 수 있는 전력을 확보할 수 있습니다.
solidigm 액체 냉각 coolit CDU
200와트의 전력 절감은 스토리지 밀도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 읽기 집약적인 워크로드의 경우, 이 절감액을 통해 액체 냉각 서버에서 공랭식 서버에 비해 스토리지 용량을 12개에서 24개의 SSD로 두 배로 늘릴 수 있습니다. Solidigm D5-P5336을 사용하면 이 24베이 서버는 액체 루프 덕분에 스토리지 용량이 737TB에서 1,474TB로 증가합니다. 쓰기 집약적인 워크로드의 경우 약 8개의 SSD를 추가할 수 있습니다. 이러한 수치는 기본 전원 모드에 적용되므로, 최고 수준의 쓰기 성능을 줄일 의향이 있다면 쓰기 집약적인 작업에서도 서버에 24개의 SSD를 쉽게 장착할 수 있습니다.
결론
Solidigm D5-P5336 SSD에 대한 테스트 결과, NVMe 전원 상태를 관리하면 성능에 큰 영향을 미치지 않으면서 에너지 효율성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 에너지 효율성을 극대화하려는 데이터 센터 운영자는 이러한 전원 상태를 사용하여 스토리지 밀도를 높이거나 운영 비용을 절감할 수 있습니다. 특히 전력이 부족한 AI 중심 환경에서는 더욱 그렇습니다. Solidigm의 고밀도 SSD는 이러한 환경에 적합하며, 특히 최신 액체 냉각 기술과 결합될 때 강력한 테라바이트당 와트 효율성을 제공합니다.
우리의 연구 결과는 전원 상태의 작은 조정만으로도 상당한 전력 절감을 얻을 수 있으며, 이는 전력 가용성이 제한된 환경에서 매우 중요합니다. 서버의 전체 전력 소비를 최적화하는 것은 스토리지 밀도를 높일 뿐만 아니라 보다 지속 가능한 데이터 센터 운영을 지원합니다.
Dell PowerEdge Solidigm P5336 단일
현대 서버가 한계에 도달함에 따라, 특히 AI 기반 워크로드에서는 전력 관리가 점점 더 중요해지고 있습니다. 액체 냉각과 효율적인 SSD 관리를 결합하면 데이터 센터가 전력 예산을 초과하지 않고 성능과 스토리지 밀도를 확장할 수 있는 경로를 제공합니다.
OCP 2024에서 이러한 기술의 전체 데모를 라이브로 볼 수 있으며, 액체 냉각과 Solidigm의 SSD가 현대 데이터 센터의 에너지 효율성의 기반이 될 수 있는 방법을 선보일 예정입니다.
베이징 건싱 지통 기술 유한 회사
샌디 양/글로벌 전략 이사
WhatsApp / WeChat: +86 13426366826
이메일: yangyd@qianxingdata.com
웹사이트: www.qianxingdata.com/www.storagesserver.com
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