Stockage segmenté

Capacités plus élevées, coût total de possession réduit et amélioration de la qualité de service (QoS)

Augmentation de la demande de capacités de stockage des centres de données

Les volumes de données créés par les entreprises, les machines et le contenu généré par les consommateurs continuent de stimuler la demande de capacités de stockage des centres de données à l’échelle du pétaoctet, de l’exaoctet et même du zettaoctet. Aujourd’hui, les infrastructures de données à grande échelle utilisent déjà des dizaines de milliers de disques SSD et de disques durs. Gérer l’extrême ampleur des données d’une manière rentable devient rapidement une exigence.

Avantages du stockage segmenté pour le centre de données

Le stockage segmenté est une initiative libre, fondée sur des normes, qui permet aux centres de données de s’adapter efficacement à l’ère de la capacité de stockage de zettaoctets. Deux technologies sont à l’origine du stockage segmenté : le SMR (Shingled Magnetic Recording) pour les disques durs et le ZNS (Zoned Namespaces) pour les disques SSD.

Les dispositifs de stockage segmentés, tels que les disques SSD ZNS, sont divisés en segments, ce qui simplifie considérablement l’architecture du disque et réduit la nécessité d’une gestion complexe des données. Avec une pile logicielle unifiée, l’hôte est capable de placer intelligemment les données dans différentes zones, ce qui permet de bénéficier de ces avantages clés :

Capacités accrues

Densité et échelle plus élevées, car il n’est pratiquement pas nécessaire de recourir au surapprovisionnement

Coût réduit

Les exigences en matière de DRAM sont considérablement réduites et moins de fonctions logiques de soutien sont nécessaires

Amélioration de la qualité de service

Avec un minimum de collecte de déchets, le contrôleur de périphérique peut répondre plus rapidement

Endurance accrue

Comme les données ne sont pas constamment réécrites, l’endurance est améliorée.

La mise en œuvre du stockage de zone sur l’hôte permet au logiciel et au matériel du système de collaborer plus efficacement en éliminant les multiples niveaux d’indirection (dupliqués) requis pour le mappage logique/physique entre l’hôte et le contrôleur SSD et entre le système de fichiers et le périphérique. Le ZNS réduit également le besoin de surapprovisionnement et élimine les problèmes liés à l’amplification de l’écriture et à la variabilité de la qualité de service. En bref, le ZNS répond aux problèmes d’échelle, de qualité de service et de coût total de possession qui entravent les disques SSD classiques.

Le stockage segmenté permet une mise à l’échelle rentable du stockage à l’ère du zettaoctet.

Le stockage segmenté se compose de SMR pour les disques durs et de ZNS pour les disques SSD. Les espaces nommés segmentés sont une extension de la norme NVMe™. Cette technologie nous permet de proposer des disques SSD qui sont segmentés de la même manière que les disques durs SMR, ce qui permet de considérer le stockage sur disque dur et sur disque SSD comme s’il s’agissait d’une seule et même technologie. Le stockage segmenté s’appuie sur les technologies SMR et ZNS et sur des normes libres pour améliorer l’évolutivité des centres de données.

Grâce à un cadre logiciel unifié, les données peuvent être placées intelligemment sur les disques durs SMR et les disques SSD ZNS afin d’augmenter la capacité de stockage, de réduire le coût total de possession (TCO) et d’améliorer la qualité de service (QoS). Grâce au stockage segmenté, les fournisseurs de centres de données et d’infonuagique peuvent faire évoluer le stockage de manière plus rentable pour l’ère du zettaoctet.

Conventionnel

Le dispositif contrôle le placement des données

Segmenté

Les applications contrôlent le placement des données dans les segments

Accroître les capacités grâce au stockage segmenté

Introduction

Défis pour les disques SSD conventionnels

Avec le stockage traditionnel, les données sont placées sur un disque au fur et à mesure qu’elles arrivent. Comme de plus en plus de données sont écrites et supprimées, la gestion des données est nécessaire. Ces actions nécessaires peuvent taxer le disque et avoir un impact négatif sur la qualité de service, limiter la densité des dispositifs et augmenter les coûts. Par exemple, dans un disque SSD, la gestion des données comprend :

Amplification de l’écriture

Les mêmes données hôte sont réécrites plusieurs fois lorsque les données sont déplacées sur le disque.

Exigences en matière de DRAM

Quantités importantes nécessaires pour gérer la mise en cache des données entrantes et le mappage logique/physique.

Collecte des déchets

Déplacement, recombinaison et suppression de données pour mieux organiser les données

Surapprovisionnement

Réserver de l’espace de stockage pour le ramassage interne des déchets

ZNS

Qu’est-ce que le ZNS?

ZNS est l’acronyme de Zoned Namespaces. Il s’agit d’une norme du Consortium NVM Express pour les SSD de segmentation. En 2018, les synergies entre les contraintes des blocs d’effacement de la flash NAND brute et celles des disques durs SMR étaient évidentes. Souhaitant créer une norme pour le zonage des disques SSD, à l’instar des disques durs SMR, Western Digital a proposé le concept de Zoned Namespaces. ZNS étend le modèle de zone SMR HDD existant pour bénéficier de la pile de stockage de zone mature dans Linux et d’autres écosystèmes logiciels. En tirant parti d’une infrastructure logicielle commune, les dispositifs ZNS et SMR peuvent être intégrés aux systèmes des centres de données et des entreprises. Toutes les tâches de gestion des données qu’un gestionnaire de disque SSD ne peut pas gérer en interne peuvent être résolues si elles sont prises en charge par le système hôte. L’architecture d’un disque SSD ZNS présente les avantages suivants :