Zoned Storage

Vyšší kapacity, nižší náklady na vlastnictví a lepší kvalita služeb

Rostoucí požadavky na úložnou kapacitu datových center

Objemy dat vytvářených podniky a stroji i obsah generovaný spotřebiteli pokračují v tlaku na zvyšování úložných kapacit datových center v řádu petabajtů, exabajtů, a dokonce i zettabajtů. Dnešní rozsáhlá datová infrastruktura již využívá desítky tisíc SSD disků a pevných disků. Je nezbytné vypořádat se s takto extrémními objemy dat cenově efektivním způsobem.

Výhody iniciativy Zoned Storage pro datová centra

Zoned Storage je open source iniciativa založená na standardech, která umožňuje datovým centrům efektivní škálování v éře zettabajtových kapacit. Stojí za ní dvě technologie – Shingled Magnetic Recording (SMR) u pevných disků a Zoned Namespaces (ZNS) u SSD disků.

Úložiště pro Zoned Storage, například ZNS SSD disky, jsou rozdělená do zón, výrazně zjednodušují architekturu disku a minimalizují potřebu složité správy dat. Díky jednotnému softwarovému řazení může hostitel inteligentně umísťovat data do různých zón, což umožňuje tyto hlavní výhody:

Vyšší kapacity

Vyšší hustota a škálování, protože není potřeba téměř žádná rezervní kapacita

Nižší náklady

Výrazně nižší požadavky na DRAM a menší potřeba podpůrných logických funkcí

Lepší QoS

Díky minimální potřebě úklidu úložného prostoru může řadič zařízení reagovat rychleji

Vyšší výdrž

Protože data nejsou neustále přepisována, zvýší se také výdrž

Implementace technologie Zoned Storage na hostiteli umožňuje systémovému softwaru a hardwaru efektivněji spolupracovat díky eliminaci několika (duplicitních) úrovní nepřímých odkazů nutných pro převod logického mapování na fyzické, které probíhá mezi hostitelem, řadičem SSD disku, souborovým systémem a zařízením. Technologie ZNS také snižuje potřebu rezervní kapacity a odstraňuje problémy spojené se zvyšováním počtu zápisů a proměnlivostí QoS. Technologie ZNS zkrátka řeší problémy se škálováním, QoS a TCO, kterými trpí běžné SSD disky.

Zoned Storage umožňuje cenově přijatelné škálování úložišť v éře zettabajtů

Zoned Storage se skládá z technologie SMR pro pevné disky a technologie ZNS pro SSD disky. Technologie Zoned Named Spaces je rozšířením standardu NVMe™. Umožňuje nám nabízet SSD disky, které využívají zóny podobně jako technologie SMR u pevných disků, takže je možné vidět úložiště s pevnými disky a SSD disky tak, jako by se jednalo o stejnou technologii. Zoned Storage využívá technologie SMR i ZNS a také open source standardy k tomu, aby zlepšovaly možnosti škálování datových center.

Díky sjednocené softwarové architektuře je možné data inteligentně umísťovat na pevné disky SMR i SSD disky ZNS a zvýšit tak kapacitu úložiště, snížit TCO a zlepšit QoS. S technologií Zoned Storage mohou datová centra a cloudoví poskytovatelé v éře zettabajtů cenově efektivněji škálovat úložný prostor.

Běžné

Umístění dat určuje zařízení

Se zónami

Umístění dat do zón určují aplikace

Dosažení vyšších kapacit pomocí technologie Zoned Storage

Úvod

Problémy běžných SSD disků

U běžných úložišť se data umísťují na disk tak, jak přicházejí. S tím, jak se postupně některá data mažou a nová se zapisují, je nutné provádět správu dat. Tyto nezbytné aktivity mohou disk zatěžovat a negativně ovlivňovat kvalitu služby, omezovat záznamovou hustotu zařízení a zvyšovat jeho cenu. Součástí správy dat u SSD disků je například:

Zvyšování počtu zápisů

Stejná data hostitele se musejí několikrát znovu zapisovat, když se přemisťují po disku.

Potřeba paměti DRAM

Jsou potřeba velké kapacity pro zápis příchozích dat do vyrovnávací paměti a pro mapování logického umístění na fyzické.

Úklid úložného prostoru

Přesouvání, přeskupování a mazání dat, aby byla lépe uspořádaná.

Rezervní kapacita

Je nutné mít vyhrazenou úložnou kapacitu na vnitřní úklid úložného prostoru.

ZNS

Co je to ZNS?

ZNS je zkratka pro Zoned Namespaces. Jde o standard organizace NVM Express Consortium pro zónování SSD disků. V roce 2018 byla jasně patrná synergie mezi omezeními při mazání surových bloků u flashových pamětí NAND a u pevných disků s technologií SMR. Společnost Western Digital, vedená snahou vytvořit standard pro zónování SSD disků, podobně jako je tomu u pevných disků s technologií SMR, navrhla koncept Zoned Namespaces. Technologie ZNS rozšiřuje existující zónový model pevných disků SMR, aby bylo možné využít propracovanou softwarovou sadu pro Zoned Storage v Linuxu a dalších softwarových ekosystémech. Díky využití společné softwarové infrastruktury je možné do datových center a podnikových systémů zařazovat zařízení s technologiemi ZNS i SMR. Všechny úlohy správy dat, které interní řadiče SSD disků zvládají s obtížemi, je možné řešit lépe, když je bude mít na starosti hostitelský systém. Architektura SSD disků s technologií ZNS přináší následující výhody: