分析對比一下SMR和ZNS這兩種技術的差異性:
疊瓦式磁盤概念這意味著驅動器可以容納大約20%以上的數據。但數據不能再被直接重寫,因為這也會改變底層的寫入軌跡。
相反,當塊中的任何數據需要重寫時,整個寫軌跡塊都會被重寫。這就需要讀取數據塊中的數據,添加新數據,然后將數據寫回磁道塊。
需要注意的三點:首先,當寫數據塊恢復以供在SSD中重用時使用,這類似于讀程序擦除read-program-erase (PE) 循環。第二,在Western Digital的方案中,主機管理瓦狀驅動器的重新寫入過程,而不是驅動器本身。第三,一個磁道的塊(a block of tracks )也是一個磁道的分區(a zone of tracks)。
疊瓦式磁盤正受到需要盡可能經濟高效地存儲以讀為中心的PB級大容量數據的超大型客戶的青睞,他們喜歡將原始的14TB磁盤轉變為16TB瓦狀磁盤。
再看看Zoning NAND,在某些情況下,這些客戶需要比磁盤存儲更快地訪問讀取密集型參考數據。比QLC(4bit/cell)flash閃存向前一步。但是,它比TLC(3bit/cell)閃存消耗得更快。QLC的PE循環數較低,可能為1000到1500。
數據寫在SSD中任何有可用空間的地方,而不參考使用模式或訪問頻率。每個SSD都會處理自己的數據刪除,在一個稱為垃圾收集的過程中,回收塊以供重用。
這包括讀取塊中的任何有效數據,并將其寫入SSD中的其他位置,以便擦除和恢復整個塊的內容。
額外的寫入稱為寫入放大,如果寫入放大系數盡可能低,這可以延長SSD的壽命。Western Digital西部數據認為分區可以實現這一點,并且主機管理疊瓦式驅動器的應用程序,同樣可以很好地管理ZNS SSD,因為接口基本相同。
NVMe訪問SSD具有并行IO隊列,在WD的開放通道Open-Channel SSD概念方案中,這些隊列可用于將不同的數據類型定向到SSD的不同區域。這些區域可以跨越多個模具,它們的大小取決于SSD的塊大小。
所謂Open-Channel SSD指的是FTL(Flash translation layer)不在device 端, 而是由Host的操作系統維護的SSD。需要指出的是Linux內核從4.4版本開始已經支持 Open-Channel SSD, 并提供符合NVMe協議的抽象層叫lightNVM。
再進一步分析來看,驅動器的地址空間被稱為其邏輯塊地址Logical Block Address(LBA)范圍,從概念上講,它被劃分為塊,這些塊是SSD塊大小的倍數。
塊被分組到區域中,這些區域與NAND塊大小對齊,分區zone容量與 SSD的容量對齊。
不同的區域可以專用于不同類型的數據(如音樂、視頻、圖像等),因此任何一個分區zone內的數據使用模式都是恒定和可預測的。
每個分區zone按順序寫入。任何一種類型的傳入數據都被劃分成塊大小的塊,并以順序格式寫入特定的分區zone。分區zone可以隨機讀取,并作為一個整體刪除,這將導致的寫入放大減少到接近零,延長了SSD的壽命。
SSD控制器本身的工作負載被減少,它需要更少的DRAM來完成這項工作,從而降低了成本。除了降低寫放大系數外,SSD在其工作壽命期間需要較少的過度配置容量來替換磨損的單元。IO性能更穩定,因為設備端垃圾收集或磨損均衡幾乎沒有中斷或沒有中斷。
相比之下,這就是Zoned NameSpace SSD帶來的技術好處,在成本、壽命、性能上都能發生新的變化。
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