Das Entwicklungsteam von Seagate hat eine interessante Idee: Es möchte PCIe-NVMe-basierte Festplatten entwickeln, die im Vergleich zu PCIe-NVMe-basierten SSD-Laufwerken und -Karten eine kosteneffiziente Datenspeicherlösung darstellen, die sich in erster Linie an Rechenzentren richtet, die Aufgaben der künstlichen Intelligenz ausführen.
Die derzeitigen Festplattenarchitekturen basieren auf jahrzehntealten E/A-Standards, die für die KI-Ära absolut ungeeignet sind. Natürlich wurde die Entwicklung der verschiedenen HDD-Technologien in der Vergangenheit nicht mit Blick auf die zukünftigen Bedürfnisse der KI durchgeführt, da die KI in ihrer heutigen Form noch nicht verfügbar war und die aktuellen Bedürfnisse durch Datenspeicherung mit HDD-Festplatten erfüllt wurden. Derzeit wird für die überwiegende Mehrheit der KI-Workflows SSD-basierter Speicher verwendet, eben weil er für die entstehenden Leistungsanforderungen optimal ist - aktuelle Festplatten würden in dieser Umgebung, gelinde gesagt, keine optimale Leistung bieten, aber das ist nicht überraschend.
Aus diesem Grund ist das Entwicklungsteam von Seagate der Meinung, dass es sich lohnen würde, eine neue HDD-Plattform zu entwickeln, die das Potenzial des PCIe-NVMe-Protokolls nutzen könnte, um Rechenzentren, die KI-Aufgaben durchführen, beim Aufbau ausreichend leistungsfähiger und dennoch kostengünstiger Datenspeichersysteme zu unterstützen. Dazu könnte eine spezielle Umgebung geschaffen werden, in der SSD-basiertes Caching HDD-basierte Datenspeichersysteme mit hoher Speicherkapazität unterstützt und eine spezielle DPU das Set steuert, an das das Datenspeichersystem über PCIe angeschlossen ist. Über diese DPU könnte der betreffende Server oder Arbeitsplatzrechner auch auf das Speichersystem mit hoher Kapazität zugreifen, das auf NVMe over Fabrics (NVMe-oF) basiert.
Das Design der neuen Festplattenlaufwerke würde sich deutlich von den aktuellen Modellen unterscheiden, und das neue Design würde eine Reihe interessanter Funktionen zur Verfügung stellen, die derzeit nur mit SSD-basiertem Speicher verfügbar sind. Aktuelle Festplatten haben SATA- oder SAS-Schnittstellen, umfassen HBA (Host Bus Adapter) und basieren auf einer Controller-Architektur, die den Anforderungen von KI-Workflows einfach nicht gerecht wird. Im Gegensatz dazu ist geplant, dass PCIe-NVMe-basierte Festplatten weiterhin SATA/SAS-Schnittstellen verwenden, um eine breite Kompatibilität zu gewährleisten, aber weder einen HBA noch einen benutzerdefinierten Controller enthalten werden.
PCIe-NVMe-Fundamente würden es SSDs und HDDs ermöglichen, über eine einzige NVMe-Softwareschicht effizienter zusammenzuarbeiten, was der Leistung und anderen Optionen zugute käme. Zu letzteren gehört die Möglichkeit, Grafikprozessoren über die PCIe-NVMe-Schnittstelle direkt mit Festplatten zu verbinden, um herkömmliche Datenpfade zu umgehen und so die Einschränkungen der Grafikprozessoren zu umgehen, indem die CPU übersprungen wird.
Das Team von Seagate hat bereits einen konkreten Test in diesem Bereich durchgeführt, bei dem die BlueField DPUs (Data Processing Units) von Nvidia mit der AIStore-Software kombiniert wurden. Die genauen Leistungszahlen wurden noch nicht veröffentlicht, aber sie enthüllten einige der positiven Ergebnisse, die sie bei den Tests gesehen haben. Die von den DPUs gesteuerte Direktverbindung sorgte für eine geringere Latenz beim Datenzugriff, da die GPU direkt mit dem Speichersystem kommunizieren konnte. Außerdem entfiel die zusätzliche Belastung durch SAS/SATA-Schnittstellen, was insgesamt zu einer wesentlich einfacheren Systemarchitektur führte. Darüber hinaus half die AIStore-Software bei der effizienten Steuerung der Preisgestaltung für die Datenbeschleunigung, was die Leistung für das Training des KI-Modells steigerte, während die NVMe-oF-Integration auch die Nutzung des Potenzials eines Multi-Rack-Speicherclusters ermöglichte.
Laut Seagate bietet die neue Entwicklung eine Reihe von Vorteilen. Laut Seagate sind Festplatten, die NVMe verwenden, zehnmal effizienter in Bezug auf die verkörperten Kohlenstoffemissionen pro 1 TB, viermal energieeffizienter in Bezug auf den Stromverbrauch und viel kostengünstiger pro 1 TB Speicher als SSDs. Das Entwicklungsteam arbeitet bereits an der Skalierung der HAMR-basierten Mozaic 3+-Plattform, um Festplattenlaufwerke mit noch höheren Speicherkapazitäten anbieten zu können, und erforscht gleichzeitig NVMe-basierte Speicherlösungen.
