Αποθήκευση σε ζώνες

Υψηλότερες χωρητικότητες, χαμηλότερο συνολικό κόστος ιδιοκτησίας (TCO) & βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσίας

H αυξανόμενη ζήτηση για χωρητικότητες αποθήκευσης κέντρων δεδομένων

Οι όγκοι των δεδομένων που παράγονται από επιχειρήσεις, μηχανήματα και περιεχόμενο που παράγεται από πελάτες συνεχίζουν να κατευθύνουν τη ζήτηση για χωρητικότητες αποθήκευσης κέντρων δεδομένων σε κλίμακα petabyte, exabyte, ακόμη και zettabyte. Σήμερα, η υποδομή για δεδομένα μεγάλης κλίμακας ήδη χρησιμοποιεί δεκάδες χιλιάδες μονάδες SSD και μονάδες HDD. H διαχείριση της ακραίας κλίμακας δεδομένων με οικονομικό τρόπο γίνεται γρήγορα μια απαίτηση.

Τα οφέλη της αποθήκευσης σε ζώνες για το Κέντρο Δεδομένων

Η αποθήκευση σε ζώνες είναι μια ανοικτή, βασισμένη σε πρότυπα πρωτοβουλία για την ενίσχυση των κέντρων δεδομένων για να προσαρμοστούν αποτελεσματικά στην εποχή της αποθήκευσης σε zettabyte. Υπάρχουν δύο τεχνολογίες πίσω από την αποθήκευση σε ζώνες: η Μαγνητική Εγγραφή Δεδομένων (SMR) στις μονάδες HDD και οι χώροι ονομάτων διαμοιρασμένοι σε ζώνες στις μονάδες SSD.

Οι συσκευές αποθήκευσης σε ζώνες, όπως οι μονάδες ZNS SSD διαιρούνται σε ζώνες, απλοποιώντας σημαντικά την αρχιτεκτονική των μονάδων δίσκου και ελαχιστοποιώντας την ανάγκη για περίπλοκη διαχείριση δεδομένων. Με μια ενοποιημένη στοίβα λογισμικού, η κεντρική συσκευή μπορεί να τοποθετήσει έξυπνα τα δεδομένα σε διαφορετικές ζώνες, παρέχοντας τα εξής βασικά οφέλη:

Αυξημένες χωρητικότητες

Υψηλότερη πυκνότητα αποθήκευσης για δεδομένα μεγάλης κλίμακας, καθώς δεν απαιτείται σχεδόν καθόλου υπερβολική εκχώρηση

Μειωμένο κόστος

Απαιτούνται σημαντικά μειωμένες ανάγκες για μνήμη DRAM και μικρότερη υποστήριξη για λογικές λειτουργίες

Βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσιών

Με την απαίτηση για ελάχιστη συλλογή απορριμμάτων, ο ελεγκτής της συσκευής μπορεί να ανταποκρίνεται γρηγορότερα

Αυξημένη αντοχή

Καθώς τα δεδομένα δεν επανεγγράφονται συνεχώς, βελτιώνεται η αντοχή

Η εφαρμογή της Αποθήκευσης Ζώνης στην κεντρική συσκευή επιτρέπει στο λογισμικό και το υλισμικό του συστήματος να συνεργάζονται αποτελεσματικότερα, καταργώντας τα πολλαπλά (διπλά) επίπεδα εμμεσότητας που απαιτούνται για τη λογική και τη φυσική χαρτογράφηση μεταξύ της κεντρικής συσκευής και του ελεγκτή της μονάδας SSD και του συστήματος αρχείων στη συσκευή. Η ZNS επίσης μειώνει την ανάγκη για υπερεκχώρηση και καταργεί τα προβλήματα που σχετίζονται με το μέγεθος εγγραφής και τη μεταβλητότητα της ποιότητας των υπηρεσιών. Εν συντομία, η ZNS αντιμετωπίζει τα προβλήματα μεγάλης κλίμακας, της ποιότητας των υπηρεσιών και του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας που παρεμποδίζουν τις συμβατικές μονάδες SSD.

H αποθήκευση σε ζώνες παρέχει τη δυνατότητα οικονομικής κλιμάκωσης της αποθήκευσης για την εποχή των zettabyte

Η αποθήκευση σε ζώνες συνίσταται από SMR για μονάδες HDD και από ZNS για μονάδες SSD. Οι Χώροι ονομάτων διαμοιρασμένοι σε ζώνες είναι μια προέκταση του προτύπου NVMe™. Αυτή η τεχνολογία μας επιτρέπει να προσφέρουμε μονάδες SSD που είναι διαμοιρασμένες σε ζώνες παρόμοια με τις μονάδες SMR HDD, επιτρέποντας έτσι στην αποθήκευση σε μονάδες HDD και SSD να θεωρηθούν σαν να ανήκουν σε μία τεχνολογία. Η αποθήκευση σε ζώνες αξιοποιεί τις τεχνολογίες SMR και ZNS και τα πρότυπα του ανοικτού κώδικα για τη βελτίωση της κλιμάκωσης αποθήκευσης του κέντρου δεδομένων.

Με ένα ενοποιημένο πλαίσιο λογισμικού, τα δεδομένα μπορούν να τοποθετηθούν έξυπνα τόσο σε μονάδες σκληρού δίσκου SMR όσο και σε ZNS SSD, για αύξηση της χωρητικότητας αποθήκευσης, μείωση του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας (TCO) και βελτίωση της ποιότητας υπηρεσιών (QoS). Με την αποθήκευση σε ζώνες, οι πάροχοι κέντρων δεδομένων και cloud μπορούν να κλιμακώσουν την αποθήκευση αποτελεσματικότερα για την εποχή των zettabyte.

Συμβατική

Τοποθέτηση δεδομένων με εργαλεία ελέγχου της συσκευής

Ζώνης

Οι εφαρμογές ελέγχουν την τοποθέτηση δεδομένων σε ζώνες

Η επίτευξη αυξημένων χωρητικοτήτων μέσω της αποθήκευσης σε ζώνες

Εισαγωγή

Προκλήσεις για τις συμβατικές μονάδες SSD

Κατά τη συμβατική αποθήκευση, τα δεδομένα τοποθετούνται σε μια μονάδα, καθώς δημιουργούνται. Καθώς όλο και περισσότερα δεδομένα εγγράφονται και διαγράφονται, απαιτείται η διαχείρισή τους. Αυτές οι απαραίτητες ενέργειες μπορεί να καταπονήσουν τη μονάδα δίσκου και να έχουν αρνητικό αντίκτυπο στην ποιότητα της υπηρεσίας, να περιορίσουν την πυκνότητα της συσκευής και να επισύρουν κόστος. Για παράδειγμα, σε μια μονάδα SSD, η διαχείριση δεδομένων περιλαμβάνει:

Μέγεθος εγγραφής

Τα ίδια δεδομένα του εξυπηρετητή επαναγράφονται πολλές φορές, καθώς τα δεδομένα μετακινούνται στη μονάδα

Απαιτήσεις μνήμης DRAM

Μεγάλες ποσότητες απαιτούνται για τη διαχείριση της αποθήκευσης εισερχόμενων δεδομένων στην προσωρινή μνήμη και τη φυσική χαρτογράφηση από τη λογική χαρτογράφησή τους

Συλλογή απορριμμάτων

Η μετακίνηση, ο επανασυνδυασμός και η διαγραφή δεδομένων για την καλύτερη οργάνωση των δεδομένων

Υπερβολική εκχώρηση

Η εξοικονόμηση αποθηκευτικού χώρου για εσωτερική συλλογή απορριμμάτων

Χώροι ονομάτων διαμοιρασμένοι σε ζώνες (ZNS)

Τι είναι το ZNS;

Το ZNS είναι ακρωνύμιο που σημαίνει χώροι ονομάτων διαμοιρασμένοι σε ζώνες. Είναι ένα πρότυπο της ένωσης NVM Express Consortium για τον διαμοιρασμό σε ζώνες των μονάδων SSD. Το 2018, τα αποτελέσματα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των περιορισμών στην κατάργηση ανεπεξέργαστων συστοιχιών της μνήμης NAND flash και των περιορισμών στην Μαγνητική Εγγραφή Δεδομένων (SMR) των μονάδων HDD ήταν ιδιαίτερα προφανείς. Θέλοντας να δημιουργήσει ένα πρότυπο διαμοιρασμού σε ζώνες για τις μονάδες SSD, παρόμοιο με την SMR των μονάδων HDD, η Western Digital πρότεινε την έννοια των χώρων ονομάτων διαμοιρασμένων σε ζώνες. Οι ZNS επεκτείνουν το υπάρχον μοντέλο διαμοιρασμού σε ζώνες της SMR των μονάδων HDD, προκειμένου αυτό να επωφεληθεί από τη στοιβαζόμενη αποθήκευση ώριμης ζώνης στο λειτουργικό σύστημα Linux και σε άλλα οικοσυστήματα λογισμικού. Αξιοποιώντας μια κοινή υποδομή λογισμικού, τόσο οι συσκευές με ZNS όσο και αυτές με SMR μπορούν να ενσωματωθούν σε συστήματα κέντρων δεδομένων και σε εταιρικά συστήματα. Όλες οι λειτουργίες διαχείρισης δεδομένων που είναι προβληματικές για την εσωτερική διαχείρισή από έναν ελεγκτή μονάδας SSD, μπορούν να αντιμετωπιστούν, εφόσον αυτές οι λειτουργίες περάσουν στη διαχείριση του κεντρικού συστήματος. Η αρχιτεκτονική μιας μονάδας SSD με ZNS παρέχει τα ακόλουθα οφέλη:

Αυξημένες χωρητικότητες

Μειωμένο κόστος

Απαιτούνται σημαντικά μειωμένες ανάγκες για μνήμη DRAM και μικρότερη υποστήριξη για λογικές λειτουργίες

Βελτιωμένη ποιότητα υπηρεσιών

Μάθετε περισσότερα σχετικά με τις μονάδες ZNS SSD

Αυξημένη αντοχή

Καθώς τα δεδομένα δεν επανεγγράφονται συνεχώς, βελτιώνεται η αντοχή

SMR

Τι είναι το SMR;

Το SMR είναι ένα ακρωνύμιο που σημαίνει «Μαγνητική Εγγραφή Δεδομένων», μια σημαντική τεχνολογία που χρησιμοποιείται για την αύξηση της χωρητικότητας και τη μείωση του κόστους ανά TB στις μονάδες σκληρού δίσκου.

Χρησιμοποιείται κυρίως στις μονάδες HDD που καταλαμβάνουν τα μεγαλύτερα κέντρα δεδομένων σε cloud στον πλανήτη. Καθώς ο όγκος των δεδομένων που παράγεται συνεχώς αυξάνεται με όλο και γρηγορότερο ρυθμό, οι πάροχοι υπηρεσιών cloud αναζητούν τρόπους μείωσης των δαπανών για τη χρήση νέων εφαρμογών και την παροχή των οφελών της αποθήκευσης σε cloud, προκειμένου να κάνουν τη ζωή μας πιο εύκολη και να αυξήσουν την αξία των υπηρεσιών που προσφέρουν.

Πώς, λοιπόν, η SMR συμβάλλει σε αυτή τη μείωση του κόστους; Κάθε δίσκος σε μια μονάδα αποθηκεύει δεδομένα με τη μορφή τροχιάς. Για να αυξηθεί η χωρητικότητα, αυτές οι τροχιές πρέπει να εγγραφούν όλο και πιο συνεπτυγμένα. Η SMR παρακάμπτει αυτή την πρόκληση εγγράφοντας τις τροχιές με έναν «επικαλυπτόμενο» τρόπο, παρόμοια με τα κεραμίδια μιας στέγης, εξ ου και η ονομασία «μαγνητική εγγραφή δεδομένων».

Η SMR αυξάνει σημαντικά τη χωρητικότητα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αποθήκευση σε κάθε μονάδα δίσκου, βελτιώνοντας ό,τι αποκαλούμε «χωρική πυκνότητα» και μειώνοντας τις δαπάνες, όπως περιγράψαμε παραπάνω. Σε μια δεδομένη τεχνολογική γενιά μονάδων HDD, αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα περίπου 15% πρόσθετη χωρητικότητα με μείωση του κόστους και για τη συσκευή αλλά και σε επίπεδο συστήματος.

Οι μονάδες HDD παραδοσιακά χρησιμοποιούσαν την CMR ή «συμβατική μαγνητική εγγραφή», χωρίς επικαλυπτόμενες τροχιές και χωρίς την ανάγκη διαχείρισης διαδοχικών ζωνών. Οι μονάδες δίσκου με CMR υποστηρίζουν την πλήρη τυχαιοποιημένη λειτουργία ανάγνωσης και εγγραφής. Ωστόσο, όλο και περισσότερο, οι πάροχοι υπηρεσιών cloud επενδύουν σε βασικά λογισμικά και συστήματα αρχείων που μπορούν να διαχειριστούν τις πολυπλοκότητες μιας SMR για να προσφέρουν εξοικονόμηση χρημάτων μεγάλης κλίμακας στους πελάτες τους. Πρόκειται για μια τάση που επανεφευρίσκει θεμελιωδώς το κέντρο δεδομένων σε cloud και που θα συνεχίσει να προσφέρει χαμηλότερο κόστος και υψηλότερη αξία δεδομένων πολύ πιο μακροπρόθεσμα.

Οι προγραμματιστές μπορούν να ανακαλύψουν βιβλιοθήκες και εργαλεία ανάπτυξης λογισμικού εδώ: https://zonedstorage.io

Ενημερωτικό σημείωμα τεχνικών προδιαγραφών

Τεχνολογία UltraSMR

Η τεχνολογία UltraSMR επιτρέπει 4 TB μεγαλύτερης χωρητικότητας σε σύγκριση με τις τυπικές μονάδες δίσκου τεχνολογίας CMR.

Προβολή εγγράφου
Λευκή Βίβλος

Υποστήριξη ZNS για MySQL™

Η Western Digital και η Percona προσφέρουν την υποστήριξη της μονάδας Ultrasar DC ZN540 ZNS SSD για το Percona Server για MySQL

Προβολή εγγράφου
Λευκή Βίβλος

Τώρα, η αποθήκευση σε ζώνες περιλαμβάνει και τις δύο τεχνολογίες μονάδων HDD & μονάδων SSD

Μια λεπτομερής παρουσίαση των τεχνολογιών των μονάδων ZNS SSD και SMR HDD και της υποστήριξης του λογισμικού οικοσυστήματος.

Προβολή εγγράφου
Λευκή Βίβλος

Τεχνολογία Μαγνητικής Εγγραφής Δεδομένων (SMR) των μονάδων HDD

Εξερευνήστε τις τεχνολογίες των μονάδων HDD που παρέχουν τη δυνατότητα προσαρμοσμένης αποθήκευσης για κέντρα δεδομένων και μονάδες δίσκου επιχειρηματικής κλάσης. Επιτύχετε ένα καλύτερο Συνολικό Κόστος Ιδιοκτησίας (TCO) με τις μονάδες Ultrastar SMR HDD της Western Digital για απαιτητικούς φόρτους εργασιών δεδομένων

Προβολή εγγράφου