Zoned Storage

Capacités supérieures, CTP réduit et qualité de service améliorée

La demande croissante de capacités de stockage des datacenters

Les volumes de données générées par les entreprises et les machines, ainsi que le contenu créé par les consommateurs, continuent de stimuler la demande de stockage des datacenters, avec des capacités désormais à l’échelle du pétaoctet, de l’exaoctet et même du zettaoctet. Aujourd’hui, les infrastructures de données à grande échelle nécessitent déjà des dizaines de milliers de disques durs et SSD. Il devient alors nécessaire de gérer de manière rentable l'ampleur extrême que prennent les données.

Avantages du Zoned Storage pour les datacenters

Zoned Storage est une initiative open source conforme aux normes actuelles qui permet aux datacenters de s'adapter aisément à la nouvelle ère des capacités de stockage exprimées en zettaoctets. Deux technologies sont à l'origine du Zoned Storage : l'enregistrement magnétique en bardeaux (SMR) dans les disques durs et Zoned Namespaces (ZNS) dans les disques SSD.

Les périphériques Zoned Storage, tels que les disques SSD ZNS, sont divisés en zones, ce qui simplifie considérablement l'architecture du disque et minimise le besoin d'une gestion complexe des données. Grâce à une pile logicielle unifiée, l'hôte est capable de placer intelligemment les données dans différentes zones, ce qui offre les avantages clés suivants :

Capacités accrues

Densité et échelle plus élevées, car pratiquement aucun surprovisionnement n'est requis

Coûts réduits

Exigences DRAM considérablement réduites et moins de fonctions logiques nécessaires pour la prise en charge

Qualité de service améliorée

Avec une récupération minimale de mémoire requise, le contrôleur du périphérique peut répondre plus rapidement

Endurance accrue

Les données n'étant pas constamment réécrites, l'endurance est améliorée

Le fait de mettre en œuvre Zoned Storage sur l'hôte permet au logiciel et au matériel du système de fonctionner ensemble de manière plus efficace en éliminant les nombreux niveaux (dupliqués) d'indirection requis pour le mappage, logique à physique, entre l'hôte et le contrôleur SSD et le système de fichiers vers le périphérique. ZNS réduit également le besoin de surprovisionnement et élimine les problèmes associés à l'amplification d'écriture et à la fluctuation de la qualité de service. En résumé, ZNS résout les problèmes d'échelle, de qualité de service et de coût total de possession qui entravent les disques SSD conventionnels.

Zoned Storage permet une mise à l'échelle rentable du stockage à l'ère du zettaoctet

Zoned Storage se compose de la technologie SMR pour les disques durs et de la technologie ZNS pour les disques SSD. Zoned Name Spaces est une extension de la norme NVMe™. Cette technologie nous permet d'offrir des disques SSD dont le zonage est similaire à celui des disques durs SMR, permettant ainsi aux dispositifs de stockage, qu'il s'agisse de disques durs ou de disques SSD, d'être considérés comme une seule et même technologie. Zoned Storage exploite à la fois les technologies SMR et ZNS et les normes open source pour améliorer la mise à l'échelle du datacenter.

Grâce à un cadre logiciel unifié, les données peuvent être placées intelligemment sur des disques durs SMR et des disques SSD ZNS afin d'augmenter la capacité de stockage, de réduire le TCO et d'améliorer la qualité de service (QoS). Grâce à Zoned Storage, les datacenters et les fournisseurs de cloud peuvent faire évoluer le stockage de manière plus rentable pour l'ère du zettaoctet.

Conventionnel

L'appareil contrôle le placement des données

Zoné

Les applications contrôlent le placement des données dans les zones

Atteindre des capacités accrues grâce au Zoned Storage

Introduction

Défis pour les disques SSD traditionnels

Les solutions de stockage traditionnelles placent les données sur un disque dès leur entrée. Comme de plus en plus de données sont écrites et effacées, il devient nécessaire de les gérer. Ces actions requises peuvent surcharger le disque et avoir un impact négatif sur la qualité de service (QoS), limiter la densité du dispositif et augmenter les coûts. Par exemple, en ce qui concerne un disque SSD, la gestion des données comprend les éléments suivants :

Amplification de l'écriture

Les mêmes données hôte sont réécrites plusieurs fois au fur et à mesure qu’elles sont déplacées sur le disque

Exigences DRAM

De grandes quantités sont nécessaires pour gérer la mise en cache des données entrantes et le mappage logique-physique

Nettoyage de l'espace mémoire

Déplacer, recombiner et supprimer des données pour une meilleure organisation

Le surprovisionnement (over-provisioning)

Réservation d'espace de stockage pour la récupération de mémoire interne

ZNS

Que signifie ZNS ?

ZNS est l'acronyme de Zoned Namespaces (espaces de noms zonés). Il s'agit d'une norme du consortium NVM Express pour la segmentation des disques SSD. En 2018, les synergies existantes entre les contraintes de bloc d'effacement flash NAND brut et celles des disques durs SMR étaient évidentes. Dans une volonté de créer une norme pour le zonage des disques SSD, similaire au fonctionnement des disques durs SMR, Western Digital a proposé l'idée de Zoned Namespaces. Le jeu de commandes ZNS étend le modèle de zones existant sur les disques durs SMR pour tirer parti 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 dans des systèmes d'entreprise et des datacenters. Toutes les tâches de gestion de données dont la prise en charge interne pose problème au contrôleur SSD peuvent alors être traitées si elles sont gérées par le système hôte. L'architecture d'un disque SSD ZNS offre les avantages suivants :