Zoned Storage

Maiores Capacidades, Menor TCO & QoS Aprimorado

A crescente demanda por capacidades de armazenamento no data center

Os volumes de dados criados por empresas, máquinas e conteúdo gerado pelo consumidor continuam a impulsionar a demanda por capacidades de armazenamento em data center em escala de petabyte, exabyte e até zettabyte. Atualmente, a infraestrutura de dados em larga escala já usa dezenas de milhares de SSDs e HDDs. Gerenciar a escala extrema de dados de maneira econômica está se tornando rapidamente um requisito.

Benefícios do Zoned Storage para o Data Center

O Zoned Storage é uma iniciativa de código aberto baseada em padrões para permitir que os data centers sejam dimensionados com eficiência para a era da capacidade de armazenamento zettabyte. Existem duas tecnologias por trás do Zoned Storage, Gravação Magnética em Setores Sobrepostos (SMR) em HDDs e Zoned Namespaces (ZNS) em SSDs.

Dispositivos de Zoned Storage, como SSDs ZNS, são divididos em zonas, simplificando significativamente a arquitetura da unidade e minimizando a necessidade de gerenciamento de dados complexo. Com uma pilha de software unificada, o host pode colocar dados de forma inteligente em diferentes zonas, o que permite estes principais benefícios:

Maiores Capacidades

Maior densidade e escala, uma vez que não é necessário nenhum superprovisionamento

Custo Reduzido

Requisitos de DRAM significativamente reduzidos e menos funções lógicas de suporte são necessárias

Melhor QoS

Com necessidade mínima de coleta de lixo, o controlador do dispositivo pode responder mais rapidamente.

Maior Durabilidade

Como os dados não são constantemente reescritos, a durabilidade é aumentada

O ato de implementar o Zone Storage no host permite que o software e o hardware do sistema funcionem juntos com mais eficiência, eliminando os vários níveis (duplicados) de indireção necessários para o mapeamento lógico para físico entre o host e o controlador do SSD e do sistema de arquivos para o dispositivo. O ZNS também reduz a necessidade de provisionamento excessivo e remove os problemas associados à amplificação de gravação e variabilidade de QoS. Em suma, o ZNS aborda os problemas de escala, QoS e TCO que prejudicam os SSDs convencionais.

O Zoned Storage permite o dimensionamento de armazenamento econômico para a era zettabyte

O Zoned Storage consiste em SMR para HDDs e ZNS para SSDs. Zoned Named Spaces é uma extensão do padrão NVMe™. Essa tecnologia nos permite oferecer SSDs que são zoneados de forma semelhante aos HDDs SMR, permitindo assim que o armazenamento HDD e SSD seja visto como se fosse uma tecnologia. O Zoned Storage aproveita as tecnologias SMR e ZNS e os padrões de código aberto para aprimorar o dimensionamento do data center.

Com uma estrutura de software unificada, os dados podem ser posicionados com inteligência em HDDs SMR e SSDs ZNS para aumentar a capacidade de armazenamento, reduzir o Custo Total de Propriedade (TCO) e aumentar a Qualidade de Serviço (QoS). Com o Zoned Storage, os provedores de data center e nuvem podem dimensionar o armazenamento de forma mais econômica para a era dos zettabytes.

Convencional

O dispositivo controla o posicionamento dos dados

Zoned

Os aplicativos controlam o posicionamento dos dados em zonas

Obtendo Maiores Capacidades com o Zoned Storage

Introdução

Desafios para SSDs Convencionais

Com o armazenamento convencional, os dados são posicionados em uma unidade na forma como eles chegam. À medida que mais e mais dados são gravados e excluídos, é necessário gerenciamento de dados. Essas ações necessárias podem sobrecarregar a unidade e ter impacto negativo na qualidade de serviço, limitar a densidade do dispositivo e adicionar custo. Por exemplo, em um SSD, o gerenciamento dos dados inclui:

Amplificação da Gravação

Os mesmos dados do host são reescritos várias vezes à medida que os dados são movidos na unidade.

Requisitos de DRAM

Grandes quantidades necessárias para gerenciar o armazenamento em cache dos dados recebidos e a lógica para mapeamento físico

Coleta de Lixo

Movimentação, recombinação e exclusão de dados para melhor organização dos dados

Superprovisionamento

Reserva de espaço de armazenamento para coleta de lixo interna

ZNS

O que é ZNS?

ZNS é acrônimo de Zoned Namespaces (espaços de nome em zonas).. É um padrão do NVM Express Consortium para o zoneamento de SSDs. Em 2018, as sinergias entre as restrições de bloco de apagamento de flash NAND bruto e as dos HDDs SMR eram prontamente aparentes. Em um desejo de criar um padrão para zoneamento de SSDs similar aos HDDs, a Western Digital propôs o conceito de Zoned Namespaces. O ZNS extende o modelo de zonas do HDD SMR para se beneficiar de uma pilha de armazenamento em zonas no Linux e em outros ecossistemas de software. Aproveitando uma infraestrutura de software comum, dispositivos ZNS e SMR podem ser incorporados em sistemas de datacenter e empresariais. Todas as tarefas de gerenciamento de dados que são problemáticas para que um controlador de SSD trate internamente podem ser enfrentadas se essas tarefas forem tratadas pelo sistema host. A arquitetura de um SSD ZNS tem as seguintes vantagens: