Zoned Storage

ZNS

ZNSの概要

ZNSは、Zoned Namespaces（ゾーン名前空間）の頭文字をとったものであり、SSDのゾーニングのためのNVM Express Consortium規格です。2018年当時、Raw NANDフラッシュの消去ブロックの制約とSMR HDDの消去ブロックの制約に相乗効果があるのではないかと考えられていました。SMR HDDのようにSSDをゾーニングする規格を作りたいという要望に応え、Western Digitalはゾーン名前空間という概念を提唱しました。ZNSを使用すると、既存のSMR HDDゾーンモデルを拡張し、Linuxや他のソフトウェアエコシステムの成熟したゾーンストレージスタックのメリットを利用できるようになります。共通のソフトウェアインフラストラクチャを活用すれば、ZNSとSMRの両方のデバイスをデータセンターやエンタープライズシステムに組み込むことができます。SSDコントローラーが内部で処理できないデータ管理作業は、すべてホストシステムが代わりに処理することで対応できます。ZNS SSDのアーキテクチャは、以下のようなメリットをもたらします。

SMR

SMRとは

SMRは「Shingled Magnetic Recording（シングル磁気記録）」の頭字語です。ハードディスクドライブの容量を増やし、TBあたりのコストを下げるために利用される重要なテクノロジーです。

主に、世界最大規模のクラウドデータセンターに設置されているHDDに使用されています。生成されるデータ量がかつてないペースで増加していく中、クラウドサービスプロバイダーは、新しいアプリケーションに対応して環境を簡素化しながらコスト削減を推進し、日常業務をシンプルにするクラウドストレージのメリットを提供し、提供するサービスの価値を高めるための方法を模索しています。

SMRはこのコスト削減にどのように貢献していますか？ ディスクドライブの各プラッターには、トラック形式でデータが保存されます。容量を増やすためには、トラックの書き込み幅をさらに狭くしていく必要があります。SMRは、屋根の上の屋根板（英語では「シングル」）のように、「重ねる」方法でトラックを書き込むことによってこの問題を回避します。「瓦書き磁気記録」と呼ばれるのはそのためです。

SMRでは各ディスクに保存できる容量を大幅に増やし、いわゆる「面密度」を向上させ、すでに述べたようにコストを削減します。特定の世代のHDDテクノロジーでは、容量が約15%増加し、デバイスレベルとシステムレベルの両方でコストが削減されます。

これまで、HDDはCMR（従来型磁気記録）を使用してきたため、シングルトラックやシーケンシャルゾーンの管理は必要ありませんでした。CMRドライブは完全なランダム読み出し/書き込み操作をサポートします。しかし、クラウドサービスプロバイダーは、SMRの複雑さを管理することによって、大規模なコスト削減を顧客に提供できるホストソフトウェアとファイルシステムへの投資を増やしています。これはクラウドデータセンターを根本的に作り直そうとする傾向であり、今後もコストの削減と高価値のデータが提供されていくでしょう。

開発者向けの開発ライブラリとツールはこちらにあります：https://zonedstorage.io