Arabic
نظرًا لأن مراكز البيانات تهدف إلى تعزيز كفاءة استخدام الطاقة - خاصة وسط متطلبات أعباء عمل الذكاء الاصطناعي - فإن الكثير منها يعتمد التبريد السائل لتعزيز الأداء والتحكم في استخدام الطاقة. يدير التبريد السائل الحرارة التي تنتجها الخوادم عالية الأداء بشكل فعال، مما يسمح لها بالعمل بأقصى طاقتها دون تكاليف الطاقة المرتفعة المرتبطة بتبريد الهواء التقليدي. تعد محركات أقراص SSD عالية الكثافة من Solidigm مناسبة تمامًا لهذه الإعدادات، مما يوفر كفاءة ممتازة من تيرابايت إلى واط.
مشغل فيديو يوتيوب
في حين أن الذكاء الاصطناعي يدفع العديد من مشغلي مراكز البيانات إلى التفكير في التبريد السائل، فإن فوائده تمتد إلى ما هو أبعد من ذلك. في تقرير سابق، قمنا بتحليل كيفية تأثير التبريد السائل على الطراز PowerEdge R760 من Dell الذي يتكون من وحدتين. يعمل التبريد السائل المباشر (DLC) من CoolIT على تقليل استخدام طاقة الخادم عن طريق تقليل سرعات المروحة، مما يؤدي إلى توفير الطاقة بمقدار 200 واط. ركز هذا الاختبار فقط على أداء وحدة المعالجة المركزية؛ هذه المرة، اتبعنا نهجًا أكثر تركيزًا على التخزين لفهم كيفية تأثير محركات أقراص SSD على استهلاك طاقة الخادم.
Dell PowerEdge Solidigm وCDU
ما هي حالات الطاقة النشطة لـ NVMe؟
حالات طاقة NVMe هي أوضاع تم تكوينها مسبقًا والتي يمكن لجهاز NVMe التبديل إليها لتنظيم استخدام الطاقة والأداء. تسمح مواصفات NVMe بما يصل إلى 32 حالة طاقة، يتم تحديد كل منها حسب الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة، وزمن وصول الإدخال (ENLAT)، وزمن وصول الخروج (EXLAT)، ومقاييس الأداء النسبية. وتنقسم هذه الحالات إلى فئات تشغيلية وغير تشغيلية. تسمح حالات الطاقة التشغيلية، أو P-States، للجهاز بالتعامل مع عمليات الإدخال/الإخراج. يتم استخدام الحالات غير التشغيلية، أو F-States، عندما يكون الجهاز خاملاً ولا يقوم بمعالجة مهام الإدخال/الإخراج.
تعد إدارة حالات الطاقة هذه أمرًا حيويًا لتحسين كفاءة استخدام الطاقة لأجهزة NVMe، خاصة في البيئات التي يمثل فيها استخدام الطاقة اهتمامًا رئيسيًا - مثل الأجهزة الطرفية والتطبيقات المتخصصة مثل محركات أقراص SSD في محطة الفضاء الدولية (ISS). على سبيل المثال، تتضمن مواصفات NVMe ميزات مثل انتقال حالة الطاقة المستقلة (APST)، والتي تمكن الجهاز من التحول تلقائيًا بين حالات الطاقة بناءً على الاستخدام الحالي والظروف الحرارية. ويساعد ذلك على تحقيق التوازن بين الأداء واستهلاك الطاقة، مما يضمن التشغيل الموثوق به في الإعدادات البعيدة أو المقيدة. يتيح دعم Runtime D3 (RTD3) للجهاز الدخول في حالة خمول بدون طاقة، مما يوفر المزيد من الطاقة عندما لا يكون قيد الاستخدام.
تعتبر حالات طاقة NVMe ذات قيمة خاصة عندما تكون كفاءة الطاقة والإدارة الحرارية على رأس الأولويات. في الأجهزة المتطورة، على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي القدرة على التبديل بسرعة إلى حالات الطاقة المنخفضة أثناء فترات الخمول إلى تقليل استخدام الطاقة بشكل كبير - وهو أمر بالغ الأهمية للأجهزة التي تعمل في بيئات نائية أو قاسية ذات طاقة محدودة. أصبح هذا ممكنًا من خلال ميزات مثل PCIe Active State Power Management (ASPM) وحالات الطاقة المنخفضة مثل L1.1 وL1.2، والتي تقلل من استهلاك الطاقة. تعد إدارة الطاقة والإنتاج الحراري في محطة الفضاء الدولية أمرًا ضروريًا نظرًا لبيئتها المحدودة والخاضعة للرقابة. يمكن أن تساعد حالات طاقة NVMe في تقليل استخدام طاقة SSD لإدارة طاقة التصميم الحراري (TDP) وتحسين ميزانية الطاقة الإجمالية، مما يضمن تشغيل محركات أقراص SSD بكفاءة دون ارتفاع درجة الحرارة.
في هذه البيئات المتخصصة، توفر حالات طاقة NVMe طريقة مرنة وفعالة لإدارة استهلاك طاقة جهاز NVMe. ومن خلال الاستفادة من هذه الحالات، يمكن للأجهزة تحقيق التوازن بين الأداء وكفاءة الطاقة، مما يجعلها مناسبة لمجموعة من التطبيقات، بدءًا من الحوسبة الطرفية وحتى المهام الفضائية. تضمن القدرة على ضبط حالات الطاقة ديناميكيًا بناءً على الظروف في الوقت الفعلي أن تتمكن أجهزة NVMe من تلبية المتطلبات المتنوعة للبيئات المختلفة مع تحسين كفاءة الطاقة والإدارة الحرارية.
بالإضافة إلى حالات طاقة NVMe، تعد درجة الحرارة المركبة ودرجة حرارة اللمس أمرًا أساسيًا لإدارة الأداء الحراري لمحركات أقراص NVMe SSD في نماذج المؤسسات الحديثة. تشير درجة حرارة اللمس إلى درجة حرارة الحالة الخارجية لمحرك SSD. لقد كانت شركة Solidigm رائدة في اعتماد معايير جديدة أعلى لدرجة حرارة اللمس. على سبيل المثال، تبلغ درجة حرارة اللمس التي تم ضبطها في المصنع لـ Solidigm D5-P5336 80 درجة مئوية. يسمح هذا الحد الأعلى بتبريد محركات أقراص SSD بتدفق هواء أقل أو العمل في درجات حرارة محيطة أعلى. تتيح هذه المرونة لمراكز البيانات تحسين استراتيجيات التبريد، وتحسين الإدارة الحرارية الشاملة، واحتمالية خفض تكاليف التبريد، وزيادة موثوقية SSD وعمره.
إدارة حالات الطاقة النشطة لـ NVMe
في بيئة اختبار Linux التي تعمل بنظام Ubuntu 22.04، استخدمنا مجموعة أدوات NVMe لاستقصاء محرك الأقراص وعرض حالات الطاقة لـ D5-P5336 أو تعديلها. كما هو موضح أدناه، يدعم محرك الأقراص الحالات 0 و1 و2 — حيث تكون الحالة 0 هي الأقل تقييدًا والحالة 2 هي الأكثر تقييدًا.
بالنسبة لـ Solidigm 61.44 تيرابايت D5-P5336، فإن PS0 هو 25 وات، وPS1 هو 15 وات، وPS2 هو 10 وات. يتباطأ محرك الأقراص عند 5.5 وات تقريبًا، لذا عندما تصبح أوضاع الطاقة أكثر تقييدًا، فإن SSD لديه طاقة أقل متاحة لعمليات القراءة والكتابة NAND. عمليات الكتابة هي الأكثر تأثرًا، حيث تستهلك الكتابة إلى NAND طاقة أكبر من القراءة منها.
يظهر أدناه الأمر الخاص بالتحقق من حالة الطاقة الحالية لجهاز Solidigm D5-P5336 SSD. تشير القيمة الحالية البالغة 00000000 إلى أن محرك الأقراص في وضع PS0، وهو أعلى وضع بقدرة 25 وات.
يتم استخدام أمر مماثل لتغيير حالة الطاقة، حيث يمثل الرقم النهائي وضع الطاقة المطلوب. على سبيل المثال، يقوم الأمر أدناه بتعيين Solidigm D5-P5336 SSD على PS0. لاستخدام أوضاع الطاقة 1 أو 2، قم بضبط الرقم —value= ليتوافق مع الوضع الصحيح.
تأثير حالات القوة على الأداء
لقياس مدى تأثير حالات الطاقة على استخدام الطاقة وأداء محرك الأقراص SSD Solidigm D5-P5336 سعة 61.44 تيرابايت، قمنا بتزويد الطراز PowerEdge R760 من Dell بـ 24 محرك أقراص SSD. من خلال تشغيل Ubuntu ومولد أحمال العمل FIO، يمكننا بسهولة تشغيل عبء عمل ثابت عبر جميع محركات أقراص SSD وضبط وضع الطاقة في الوقت الفعلي.
ديل باور إيدج سوليديجم P5336
لقد استخدمنا مراقبة الطاقة المدمجة من Dell ضمن نظام إدارة iDRAC9 الخاص بالخادم لتتبع الطاقة على مستوى النظام.
ديل PowerEdge iDRAC Power
لقد ركزنا على أحمال عمل النطاق الترددي للقراءة والكتابة المتسلسلة، باستخدام حجم كتلة يبلغ 128 كيلو بايت لكل محرك أقراص، ثم قمنا بقياس الأداء الإجمالي عبر جميع محركات أقراص SSD البالغ عددها 24. تجدر الإشارة إلى أن تكوين Dell PowerEdge R760 المحدد - مع 24 فتحة NVMe - يستخدم محول PCIe بدلاً من فتحات NVMe المتصلة مباشرة. ونتيجة لذلك، فإن إجمالي عرض النطاق الترددي المقاس يشبع ممرات تبديل PCIe المتاحة قبل الوصول إلى محركات الأقراص. يؤثر هذا على إجمالي أداء القراءة الذي سجلناه مقارنةً بورقة مواصفات Solidigm P5536، لكن سرعات الكتابة الإجمالية ظلت أقل من هذا الحد.
| إجمالي واتس | سرعة الكتابة | قراءة جيجابايت/ثانية | واتس فوق القاعدة |
واتس / محرك (مع النفقات العامة للنظام) |
|
|---|---|---|---|---|---|
| الخمول لا محركات الأقراص | 462 | - | - | - | - |
| تم تثبيت محركات الأقراص الخاملة | 594 | - | - | 132 | 5.5 |
| قراءة تسلسلية 24x PS0 | 858 | - | 109 جيجابايت/ثانية | 396 | 16.5 |
| قراءة تسلسلية 24x PS1 | 858 | - | 105 جيجابايت/ثانية | 396 | 16.5 |
| قراءة تسلسلية 24x PS2 | 759 | - | 79.8 جيجابايت/ثانية | 297 | 12.375 |
| 24x كتابة متسلسلة PS0 | 1089 | 82.5 جيجابايت/ثانية | - | 627 | 26.125 |
| 24x كتابة متسلسلة PS1 | 825 | 34.4 جيجابايت/ثانية | - | 363 | 15.125 |
| 24x كتابة متسلسلة PS2 | 726 | 17.3 جيجابايت/ثانية | - | 264 | 11 |
إذا نظرنا إلى مقالتنا حول مزايا تحويل منصة تبريد الهواء إلى تبريد سائل مباشر، فقد لاحظنا تحسنًا طفيفًا في أداء وحدة المعالجة المركزية بالإضافة إلى توفير الطاقة بمقدار 200 واط. تعد الطاقة موردًا قيمًا في الجيل الجديد من الخوادم التي تركز على الذكاء الاصطناعي، والتي غالبًا ما تخصص جميع الموارد المتاحة لوحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية المتطورة. في مراكز البيانات التي تصل إلى الحد الأقصى لميزانية طاقة تبريد الهواء أو بالقرب منه، يؤدي التبديل إلى DLC إلى تحرير الطاقة التي تسمح للخادم باستيعاب المزيد من محركات أقراص SSD بنفس بصمة الطاقة التي يوفرها خادم مبرد بالهواء.
Solidigm التبريد السائل Coolit CDU
يمكن أن يؤدي توفير الطاقة بقدرة 200 واط إلى تعزيز كثافة التخزين بشكل كبير: بالنسبة لأحمال العمل كثيفة القراءة، يتيح لك هذا التوفير مضاعفة سعة التخزين من 12 إلى 24 محرك أقراص SSD في خادم يتم تبريده بالسوائل مقارنةً بخادم يتم تبريده بالهواء. مع Solidigm D5-P5336، يعمل هذا الخادم ذو 24 حاوية على زيادة سعة التخزين من 737 تيرابايت إلى 1474 تيرابايت بفضل الحلقة السائلة. بالنسبة لأحمال العمل كثيفة الكتابة، يمكنك إضافة حوالي ثمانية محركات أقراص SSD أخرى. تنطبق هذه الأرقام على أوضاع الطاقة الأساسية، لذا إذا كنت على استعداد لتقليل أداء الكتابة المتميز، فيمكنك بسهولة تجهيز الخادم بـ 24 محرك أقراص SSD حتى للمهام التي تتطلب كتابة ثقيلة.
خاتمة
يُظهر اختبارنا لمحركات أقراص Solidigm D5-P5336 SSD أن إدارة حالات طاقة NVMe يمكن أن تحسن بشكل كبير كفاءة الطاقة دون التأثير بشكل كبير على الأداء. يمكن لمشغلي مراكز البيانات الذين يسعون إلى تحقيق أقصى قدر من كفاءة استخدام الطاقة استخدام حالات الطاقة هذه لزيادة كثافة التخزين أو خفض تكاليف التشغيل - خاصة في البيئات التي تتمحور حول الذكاء الاصطناعي حيث تندر الطاقة. تعد محركات أقراص SSD عالية الكثافة من Solidigm مناسبة تمامًا لهذا الغرض، حيث توفر كفاءة قوية من تيرابايت إلى واط، خاصة عند إقرانها بتقنيات التبريد السائل الحديثة.
تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أنه حتى التعديلات الصغيرة على حالات الطاقة يمكن أن تؤدي إلى توفير كبير في الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية في البيئات ذات توفر الطاقة المحدود. لا يؤدي تحسين استهلاك الطاقة الإجمالي للخوادم إلى تعزيز كثافة التخزين فحسب، بل يدعم أيضًا عمليات مركز البيانات الأكثر استدامة.
ديل PowerEdge Solidigm P5336 فردي
تزداد أهمية إدارة الطاقة مع دفع الخوادم الحديثة إلى أقصى حدودها، خاصة في أعباء العمل التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي. يوفر الجمع بين التبريد السائل وإدارة SSD الفعالة مسارًا لمراكز البيانات لتوسيع نطاق الأداء وكثافة التخزين دون تجاوز ميزانيات الطاقة.
يمكنك مشاهدة عرض توضيحي كامل لهذه التقنيات مباشرة في OCP 2024، حيث سنعرض كيف يمكن للتبريد السائل ومحركات أقراص الحالة الصلبة من Solidigm أن تكون بمثابة أساس لكفاءة الطاقة في مركز البيانات الحديث.
شركة بكين تشيانشينغ جيتونغ للتكنولوجيا المحدودة
ساندي يانغ / مدير الإستراتيجية العالمية
واتساب/وي تشات: +86 13426366826
البريد الإلكتروني: yangyd@qianxingdata.com
الموقع الإلكتروني: www.qianxingdata.com/www.storagesserver.com
ساندي يانغ / مدير الإستراتيجية العالمية
واتساب/وي تشات: +86 13426366826
البريد الإلكتروني: yangyd@qianxingdata.com
الموقع الإلكتروني: www.qianxingdata.com/www.storagesserver.com
التركيز على الأعمال:
توزيع منتجات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات / تكامل النظام والخدمات / حلول البنية التحتية
مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في توزيع تكنولوجيا المعلومات، نتعاون مع العلامات التجارية العالمية الرائدة لتقديم منتجات موثوقة وخدمات احترافية.
"استخدام التكنولوجيا لبناء عالم ذكي" مزود خدمة منتجات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الموثوق به!