SMR和ZNS兩種技術(shù)差異,你不能不知道

分析對(duì)比一下SMR和ZNS這兩種技術(shù)的差異性：

疊瓦式磁盤概念這意味著驅(qū)動(dòng)器可以容納大約20%以上的數(shù)據(jù)。但數(shù)據(jù)不能再被直接重寫，因?yàn)檫@也會(huì)改變底層的寫入軌跡。

相反，當(dāng)塊中的任何數(shù)據(jù)需要重寫時(shí)，整個(gè)寫軌跡塊都會(huì)被重寫。這就需要讀取數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，添加新數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)寫回磁道塊。

需要注意的三點(diǎn)：首先，當(dāng)寫數(shù)據(jù)塊恢復(fù)以供在SSD中重用時(shí)使用，這類似于讀程序擦除read-program-erase (PE) 循環(huán)。第二，在Western Digital的方案中，主機(jī)管理瓦狀驅(qū)動(dòng)器的重新寫入過(guò)程，而不是驅(qū)動(dòng)器本身。第三，一個(gè)磁道的塊（a block of tracks ）也是一個(gè)磁道的分區(qū)（a zone of tracks）。

疊瓦式磁盤正受到需要盡可能經(jīng)濟(jì)高效地存儲(chǔ)以讀為中心的PB級(jí)大容量數(shù)據(jù)的超大型客戶的青睞，他們喜歡將原始的14TB磁盤轉(zhuǎn)變?yōu)?6TB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(chǔ)更快地訪問(wèn)讀取密集型參考數(shù)據(jù)。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(huán)數(shù)較低，可能為1000到1500。

數(shù)據(jù)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(wèn)頻率。每個(gè)SSD都會(huì)處理自己的數(shù)據(jù)刪除，在一個(gè)稱為垃圾收集的過(guò)程中，回收塊以供重用。

這包括讀取塊中的任何有效數(shù)據(jù)，并將其寫入SSD中的其他位置，以便擦除和恢復(fù)整個(gè)塊的內(nèi)容。

額外的寫入稱為寫入放大，如果寫入放大系數(shù)盡可能低，這可以延長(zhǎng)SSD的壽命。Western Digital西部數(shù)據(jù)認(rèn)為分區(qū)可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，并且主機(jī)管理疊瓦式驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用程序，同樣可以很好地管理ZNS SSD，因?yàn)?a target="_blank">接口基本相同。

NVMe訪問(wèn)SSD具有并行IO隊(duì)列，在WD的開(kāi)放通道Open-Channel SSD概念方案中，這些隊(duì)列可用于將不同的數(shù)據(jù)類型定向到SSD的不同區(qū)域。這些區(qū)域可以跨越多個(gè)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(tǒng)維護(hù)的SSD。需要指出的是Linux內(nèi)核從4.4版本開(kāi)始已經(jīng)支持 Open-Channel SSD， 并提供符合NVMe協(xié)議的抽象層叫l(wèi)ightNVM。

再進(jìn)一步分析來(lái)看，驅(qū)動(dòng)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(shù)。

塊被分組到區(qū)域中，這些區(qū)域與NAND塊大小對(duì)齊，分區(qū)zone容量與 SSD的容量對(duì)齊。

不同的區(qū)域可以專用于不同類型的數(shù)據(jù)（如音樂(lè)、視頻、圖像等），因此任何一個(gè)分區(qū)zone內(nèi)的數(shù)據(jù)使用模式都是恒定和可預(yù)測(cè)的。

每個(gè)分區(qū)zone按順序?qū)懭搿?/strong>任何一種類型的傳入數(shù)據(jù)都被劃分成塊大小的塊，并以順序格式寫入特定的分區(qū)zone。分區(qū)zone可以隨機(jī)讀取，并作為一個(gè)整體刪除，這將導(dǎo)致的寫入放大減少到接近零，延長(zhǎng)了SSD的壽命。