Zoned Storage

Wyższa pojemność, niższy całkowity koszt posiadania i wyższa jakość usług

Rosnący popyt na pojemność pamięci masowej w centrach danych

Ilość danych tworzonych przez przedsiębiorstwa, maszyny i treści generowane przez konsumentów nadal napędza zapotrzebowanie na pojemność pamięci masowej w centrach danych na poziomie petabajtów, eksabajtów, a nawet zetabajtów. Obecnie w wielkoskalowej infrastrukturze danych wykorzystuje się już dziesiątki tysięcy dysków SSD i HDD. Zarządzanie tak ekstremalną skalą danych w sposób efektywny kosztowo szybko staje się wymogiem.

Zalety Zoned Storage dla centrów danych

Zoned Storage to oparta na standardach inicjatywa open source pozwalająca centrom danych na wydajne skalowanie w erze zetabajtów danych. Za Zoned Storage kryją się dwie technologie: zapis magnetyczny gontowy (Shingled Magnetic Recording, SMR) w dyskach HDD i Zoned Namespaces (ZNS) w dyskach SSD.

Urządzenia Zoned Storage, takie jak dyski SSD ZNS, są podzielone na strefy, co znacznie upraszcza architekturę dysku i minimalizuje potrzebę skomplikowanego zarządzania danymi. Dzięki ujednoliconemu stosowi oprogramowania host może w inteligentny sposób umieszczać dane w różnych strefach, co zapewnia te kluczowe korzyści:

Zwiększona pojemność

Większa gęstość i skala, ponieważ praktycznie nie jest wymagana funkcja over-provisioning

Mniejszy koszt

Znacząco zmniejszone wymagania dotyczące pamięci DRAM i mniejsza liczba wymaganych funkcji logiki pomocniczej

Wyższa jakość usług

Dzięki temu, że wymagane jest minimalne zbieranie śmieci, sterownik urządzenia może szybciej reagować

Większa wytrzymałość

Dane nie są ciągle nadpisywane, co skutkuje większą wytrzymałością

Wdrożenie Zoned Storage na hoście umożliwia bardziej efektywną współpracę oprogramowania systemowego i sprzętu poprzez wyeliminowanie wielu (powielonych) poziomów pośrednictwa wymaganych do logicznego i fizycznego mapowania między hostem a kontrolerem SSD oraz między systemem plików a urządzeniem. ZNS ogranicza również potrzebę korzystania z funkcji over-provisioning oraz eliminuje problemy związane ze wzmocnieniem zapisu i zmiennością jakości usług. Krótko mówiąc, ZNS rozwiązuje problemy związane ze skalą, jakością usług i całkowitym kosztem posiadania, które utrudniają stosowanie konwencjonalnych dysków SSD.

Zoned Storage umożliwia oszczędne skalowanie pamięci masowej w erze zetabajtów

Zoned Storage składa się z SMR dla dysków HDD i ZNS dla dysków SSD. Zoned Named Spaces to rozszerzenie standardu NVMe™. Technologia ta umożliwia nam oferowanie dysków SSD, które są podzielone na strefy podobnie jak dyski twarde SMR, dzięki czemu pamięć masowa HDD i SSD może być postrzegana jako jedna technologia. Zoned Storage wykorzystuje technologie SMR i ZNS oraz standardy open source w celu zwiększenia skalowalności centrum danych.

Dzięki ujednoliconej platformie programowej dane mogą być inteligentnie rozmieszczane na dyskach HDD SMR i dyskach SSD ZNS, co zwiększa pojemność magazynu danych, obniża całkowite koszty posiadania i poprawia jakość usług. Dzięki Zoned Storage dostawcy centrów danych i chmur obliczeniowych mogą bardziej efektywnie kosztowo skalować pamięć masową dla ery zetabajtowej.

Konwencjonalne

Urządzenie kontroluje umieszczanie danych

Zoned

Aplikacje kontrolują umieszczenie danych w strefach

Osiąganie większych pojemności dzięki Zoned Storage

Wprowadzenie

Wyzwania dla konwencjonalnych dysków SSD

W przypadku tradycyjnej pamięci masowej dane są umieszczane na dysku w miarę ich napływania. Ponieważ zapisywanych i usuwanych jest coraz więcej danych, konieczne jest zarządzanie nimi. Te niezbędne działania mogą obciążać dysk i negatywnie wpływać na jakość usług, ograniczać gęstość urządzeń i zwiększać koszty. Na przykład w przypadku dysków SSD zarządzanie danymi obejmuje:

Wzmocnienie zapisu

Te same dane hosta są wielokrotnie zapisywane podczas przenoszenia danych na dysku

Wymagania DRAM

Duże ilości potrzebne do zarządzania buforowaniem danych przychodzących i mapowaniem logicznym na fizyczne

Zbieranie śmieci

Przenoszenie, rekombinowanie i usuwanie danych w celu ich lepszej organizacji

Over Provisioning

Rezerwowanie przestrzeni dyskowej na wewnętrzne zbieranie śmieci

ZNS

Co to jest ZNS?

ZNS to skrót od Zoned Namespaces. Jest to standard konsorcjum NVM Express dla strefowych dysków SSD. Jeszcze w 2018 r. łatwo można było dostrzec synergię między ograniczeniami bloków kasowania surowej pamięci NAND flash a ograniczeniami bloków kasowania dysków HDD SMR. Dążąc do stworzenia standardu podziału dysków SSD na strefy, podobnego do podziału dysków HDD SMR, firma Western Digital zaproponowała koncepcję Zoned Namespaces. ZNS rozszerza istniejący model strefowy dysków HDD SMR, aby korzystać z dojrzałego stosu strefowej pamięci masowej w systemie Linux i innych ekosystemach oprogramowania. Dzięki wykorzystaniu wspólnej infrastruktury oprogramowania, zarówno urządzenia ZNS, jak i SMR można włączyć do systemów centrów danych i przedsiębiorstw. Wszystkie zadania związane z zarządzaniem danymi, których wewnętrzna obsługa przez kontroler SSD jest problematyczna, można rozwiązać, jeśli zadaniami tymi zajmie się system hosta. Architektura dysku SSD ZNS przynosi następujące korzyści: