Zoned Storage

Mayores capacidades, menor costo total de propiedad y mejor calidad de servicio

Una demanda creciente de capacidades de almacenamiento de centros de datos

Los volúmenes de datos creados por las empresas, las máquinas y el contenido generado a partir de los consumidores siguen impulsando la demanda de capacidades de almacenamiento de centros de datos a escala de petabyte, exabyte e incluso zettabyte. En la actualidad, la infraestructura de datos a gran escala utiliza decenas de miles de unidades SSD y HDD, y administración de la escala extrema de datos de manera rentable se está convirtiendo rápidamente en un requisito.

Beneficios de Zoned Storage para el centro de datos

Zoned Storage es una iniciativa de código abierto y basada en estándares que permite a los centros de datos escalar de manera eficiente en la era de la capacidad de almacenamiento en zettabytes. Hay dos tecnologías detrás de Zoned Storage: Shingled Magnetic Recording (SMR) en las unidades HDD y Zoned Namespaces (ZNS) en las unidades SSD.

Los dispositivos Zoned Storage, como las unidades SSD ZNS, se dividen en zonas, lo que simplifica de forma significativa la arquitectura de la unidad y minimiza la necesidad de una administración de datos compleja. Con una pila de software unificada, el host puede colocar datos de manera inteligente en diferentes zonas, lo que resulta en los siguientes beneficios clave:

Aumento de las capacidades

Mayor densidad y escala, ya que prácticamente no se necesita sobreaprovisionamiento

Reducción de costos

Se necesitan requisitos DRAM significativamente reducidos y menos funciones lógicas de soporte

Mejor calidad de servicio

Con una mínima recolección de elementos no utilizados, el controlador del dispositivo puede responder más rápidamente

Mayor resistencia

La resistencia mejora, ya que los datos no se reescriben constantemente

La implementación de Zone Storage en el host permite que el software y el hardware del sistema trabajen juntos de manera más eficiente. De esta forma se eliminan los múltiples niveles (duplicados) de indirección necesarios para el mapeo lógico y físico entre el host y el controlador de SSD y el sistema de archivos al dispositivo. La tecnología ZNS también reduce la necesidad de sobreaprovisionamiento y elimina los problemas asociados con la amplificación de escritura y la variabilidad de la calidad de servicio. En resumen, ZNS aborda los problemas de escala, calidad de servicio y costo total de propiedad que entorpecen a las unidades SSD convencionales.

Zoned Storage permite el escalado de almacenamiento rentable para la era de los zettabytes

Zoned Storage comprende las tecnologías SMR para HDD y ZNS para SSD. Zoned Namespaces es una extensión del estándar NVMe™. Esta tecnología nos permite ofrecer unidades SSD que están divididas de manera similar a las unidades HDD SMR, lo que permite que todo el almacenamiento, ya sea una unidad HDD o SSD, se perciba como si se tratara de una sola tecnología. Zoned Storage aprovecha las tecnologías SMR y ZNS, y los estándares de código abierto para mejorar el escalado del centro de datos.

Con un marco de software unificado, los datos pueden colocarse de forma inteligente tanto en las unidades HDD SMR como en las unidades SSD ZNS para aumentar la capacidad de almacenamiento, reducir el costo total de propiedad (TCO) y mejorar la calidad de servicio (QoS). Gracias a Zoned Storage, los centros de datos y los proveedores de la nube pueden escalar el almacenamiento de forma más rentable para la era de los zettabytes.

Convencional

El dispositivo controla la ubicación de los datos

Por zonas

Las aplicaciones controlan la ubicación de los datos en las zonas

Incremento de la capacidad mediante Zoned Storage

Introducción

Desafíos para las unidades SSD convencionales

Con el almacenamiento tradicional, los datos se colocan en una unidad a medida que se generan. Dado que cada vez se escriben y eliminan más datos, es necesario administrarlos. La necesidad de realizar estas acciones puede sobrecargar la unidad y afectar negativamente a la calidad del servicio, limitar la densidad del dispositivo y aumentar los costos. Por ejemplo, en una unidad SSD, la administración de datos comprende lo siguiente:

Amplificación de escritura

Los mismos datos del host se reescriben varias veces a medida que estos se mueven en la unidad

Requisitos de DRAM

Se necesitan grandes cantidades para administrar el almacenamiento en caché de los datos entrantes y el mapeo lógico a físico

Recolección de elementos no utilizados

Los datos se mueven, se vuelven a combinar y se eliminan para organizarlos mejor

Sobreaprovisionamiento

Se reserva un espacio del almacenamiento para recolectar elementos no utilizados internos

ZNS

¿Qué es ZNS?

ZNS es el acrónimo de Zoned Namespaces. Es un estándar del consorcio NVM Express para dividir las unidades SSD en zonas. En 2018, las sinergias entre las limitaciones de los bloques de borrado de flash NAND en bruto y las de las unidades HDD SMR eran claramente evidentes. Con el deseo de crear un estándar para la zonificación de las unidades SSD, similar al de las HDD SMR, Western Digital propuso el concepto de Zoned Namespaces. ZNS amplía el modelo de zonas de las HDD SMR existentes para beneficiarse de la pila consolidada de almacenamiento por zonas de Linux y otros ecosistemas de software. Al aprovechar una infraestructura de software común, los dispositivos ZNS y SMR se pueden incorporar a sistemas empresariales y centros de datos. Todas aquellas tareas de administración de datos que resultan problemáticas para que un controlador de SSD las maneje internamente podrán abordarse si el sistema anfitrión se encarga de ellas. La arquitectura de una unidad SSD ZNS ofrece los siguientes beneficios: