SMR和ZNS两种技术差异,你不能不知道

分析对比一下SMR和ZNS这两种技术的差异性：

叠瓦式磁盘概念这意味着驱动器可以容纳大约20%以上的数据。但数据不能再被直接重写，因为这也会改变底层的写入轨迹。

相反，当块中的任何数据需要重写时，整个写轨迹块都会被重写。这就需要读取数据块中的数据，添加新数据，然后将数据写回磁道块。

需要注意的三点：首先，当写数据块恢复以供在SSD中重用时使用，这类似于读程序擦除read-program-erase (PE) 循环。第二，在Western Digital的方案中，主机管理瓦状驱动器的重新写入过程，而不是驱动器本身。第三，一个磁道的块（a block of tracks ）也是一个磁道的分区（a zone of tracks）。

叠瓦式磁盘正受到需要尽可能经济高效地存储以读为中心的PB级大容量数据的超大型客户的青睐，他们喜欢将原始的14TB磁盘转变为16TB瓦状磁盘。

再看看Zoning NAND，在某些情况下，这些客户需要比磁盘存储更快地访问读取密集型参考数据。比QLC（4bit/cell）flash闪存向前一步。但是，它比TLC（3bit/cell）闪存消耗得更快。QLC的PE循环数较低，可能为1000到1500。

数据写在SSD中任何有可用空间的地方，而不参考使用模式或访问频率。每个SSD都会处理自己的数据删除，在一个称为垃圾收集的过程中，回收块以供重用。

这包括读取块中的任何有效数据，并将其写入SSD中的其他位置，以便擦除和恢复整个块的内容。

额外的写入称为写入放大，如果写入放大系数尽可能低，这可以延长SSD的寿命。Western Digital西部数据认为分区可以实现这一点，并且主机管理叠瓦式驱动器的应用程序，同样可以很好地管理ZNS SSD，因为接口基本相同。

NVMe访问SSD具有并行IO队列，在WD的开放通道Open-Channel SSD概念方案中，这些队列可用于将不同的数据类型定向到SSD的不同区域。这些区域可以跨越多个模具，它们的大小取决于SSD的块大小。

所谓Open-Channel SSD指的是FTL（Flash translation layer）不在device 端, 而是由Host的操作系统维护的SSD。需要指出的是Linux内核从4.4版本开始已经支持 Open-Channel SSD， 并提供符合NVMe协议的抽象层叫lightNVM。

再进一步分析来看，驱动器的地址空间被称为其逻辑块地址Logical Block Address（LBA）范围，从概念上讲，它被划分为块，这些块是SSD块大小的倍数。

块被分组到区域中，这些区域与NAND块大小对齐，分区zone容量与 SSD的容量对齐。

不同的区域可以专用于不同类型的数据（如音乐、视频、图像等），因此任何一个分区zone内的数据使用模式都是恒定和可预测的。

每个分区zone按顺序写入。任何一种类型的传入数据都被划分成块大小的块，并以顺序格式写入特定的分区zone。分区zone可以随机读取，并作为一个整体删除，这将导致的写入放大减少到接近零，延长了SSD的寿命。

SSD控制器本身的工作负载被减少，它需要更少的DRAM来完成这项工作，从而降低了成本。除了降低写放大系数外，SSD在其工作寿命期间需要较少的过度配置容量来替换磨损的单元。IO性能更稳定，因为设备端垃圾收集或磨损均衡几乎没有中断或没有中断。

相比之下，这就是Zoned NameSpace SSD带来的技术好处，在成本、寿命、性能上都能发生新的变化。