引言

在上次存储随笔更新了一篇ZNS相关的文章“炙手可热的ZNS SSD将会为数据中心带来什么？”以后，在存储圈也一度引发关注。某公司相关同学也在朋友圈疯狂转发，让一些朋友误以为是存储随笔专为某公司写的技术推广软文。

借这个机会在这里再次声明，存储随笔没有接受任何技术软文广告推广的合作，是个人运营账号，文章内容基本为个人独立创作(除了个别来自其他作者授权的原创内容)。

如上图，借用一位粉丝的留言，非常感谢各位存储随笔粉丝的认可与支持。存储随笔始终坚持业界良心，原创分享，共同成长！

前情回顾：

言归正传，此前文章（炙手可热的ZNS SSD将会为数据中心带来什么？）我们介绍了ZNS(Zoned Namespace) SSD的一些背景和原理。

ZNS SSD的原理是把namespace空间划分多个zone空间，zone空间内部执行顺序读写。这样做的优势：

降低SSD内部的写放大，提升SSD的寿命
降低OP空间，host可以获得更大的使用空间
降低SSD内部DRAM的容量，降低整体的SSD成本
降低SSD读写延迟
ZNS写入了标准NVME协议，更易于打造软件生态，利于普及

与SMR架构类似，ZNS SSD的zone空间内部，也是只允许顺序读写，不允许随机读写。每次顺序写完成后，有一个标记位“Write Pointer”来记录已经写过数据所在的LBA位置。

Zone的状态有以下几个：

Full：zone写满的状态
Empty：zone数据空的状态
Explicitly Opened：对zone执行open zone命令成功后的状态
Implicitly Opened：对处于Empty或者Closed状态的zone完成写数据后的状态
Closed：还未写满的zone，在close zone命令成功后的状态
Read Only：处于只读状态的zone
Offline：zone处于异常状态，可能是介质异常或者其他的问题

在Linux内核适配方面，针对zoned设备，之前针对SMR已经有ZAC/ZBC命令规范，并在4.10内核已经支持。针对ZNS SSD，在内核5.10以后也支持了ZNS SSD，软件生态已经基本完善。

ZNS的竞争优势？前途如何？

在传统的SSD中，SSD控制器会搭配10-100个NAND Die存储介质，管理这些NAND介质就需要一个强大的算法，这里就有一个FTL管理层。

如果在文件系统层删除一个文件，比如下图文件C，在没有GC搬迁的情况下，无效数据C会占用大量的存储空间。

GC搬迁有效数据到空的block后，之前无效文件C所在数据块block就可以被整个block擦除了。

整个GC的过程最终导致写放大WAF的增加。写放大的增加相应对SSD带来的负面效应就是写带宽下降、读延迟升高、使用寿命下降等问题。

扩展阅读：SSD写放大的优化策略要统一标准了吗？

在ZNS的场景下，不同应用按照Zone配置信息，相应存放业务数据。主要集中在顺序读写的workload场景。由于是Host管理数据的摆放和存取位置，会最大程度减少GC垃圾回收。

减少SSD的DRAM空间和去掉OP冗余空间，提升用户可用的容量。

二者具体的优劣对比：

ZNS SSD可以使用的场景主要有几个：

1.数据归档存储场景

在归档场景，需要有大量的数据存储，归档存储主力当前主要是SMR HDD和Tape磁带库。在SMR HDD和Tape磁带库可以增加一层不是特别cold数据存储层，使用ZNS搭配QLC，后续可能还有ZNS搭配PLC的产品。核心诉求是降成本、降低写放大/OP/DRAM容量。这个场景就需要zone的空间要大一点，需要一些大QD的写入。

2.Log日志场景

日志场景主要依赖当前基于flash友好的文件格式。这个场景可能需要zone的空间需要可配置变化。小容量的zone配置数据分配和切割，大容量zone配置数据放置和管理。每个zone的数据保持不变。

3.可预期IO场景

解决多租户的IO干扰问题，获得优异的QoS性能。该场景需要有多租户的需求且有严格QoS需求。zone id需要分配不同的管理域。

ZNS SSD的写模型也有多种：

1.单QD写入

最传统的写入方式，每个Zone限制一个IO的写入。

2.Append写入

在一个zone空间，队列Append写入多个数据。在队列CQ完成LBA映射刷新。适用大容量的写入场景。

3.跨zone的写入

每个zone的写入依然是要求QD1，主机有通过小容量zone管理数据放置的能力。主机可以看到zone id和zone group，主动权在host，对host的管理能力要求较高。

4.zone随机写区域

在最初的zone定义过程中，zone内部要求是顺序写入。随着应用需求的不断刷新，zns还新增了Zone随机写区域的功能。就是在Zone前面一个区域，设置可以随机写的区域，允许乱序写入，in-place刷新数据。相当于zone的一个缓存区。

从上面的应用场景和写入模型来看，不同场景下的ZNS SSD的配置完全不一样，市面上目前看到的ZNS SSD设置也是百花齐放，没有形成统一的格式。虽然都叫ZNS SSD，但是实际内部的NAND die的配置和管理方式都大相径庭。没有办法同一套软件适配所有的ZNS SSD，这样会让ZNS SSD生态建设受到限制。

ZNS SSD虽然有很大的优势，想要闯一片天地，依然需要多方面的努力。期待ZNS SSD可以早日实现美好的愿景。

精彩推荐:

Backblaze 2022 Q3 硬盘故障质量报告解读
漫谈云数据中心的前世今生
多维度深入剖析QLC SSD硬件延迟的来源
漫谈固态硬盘SSD全生命周期的质量管理
如何快速debug定位SSD延迟问题？
汽车存储SSD面临的挑战与机遇
超大规模云数据中心对存储的诉求有哪些？
SSD写放大的优化策略要统一标准了吗？
阿里云Optane+QLC存储实践案例分享
“后Optane时代”的替代存储方案有哪些？
浅析数据中心存储发展趋势
浅析PCIe链路LTSSM状态机
浅析Relaxed Ordering对PCIe系统稳定性的影响
实战篇｜浅析MPS对PCIe系统稳定性的影响
浅析PCI配置空间
浅析PCIe系统性能
PLC SSD虽来但远，QLC SSD火力全开
Backblaze2022中期SSD故障质量报告解读
最全电脑固态硬盘SSD入门级白皮书
存储随笔《NVMe专题》大合集及PDF版正式发布！
加权循环仲裁WRR特性对NVME SSD性能有什么影响？
Linux NVMe Driver学习笔记之9: nvme_reset_work压轴大戏

ZNS SSD是否真的前途一片光明？相关推荐

为什么虚拟助手的前途一片光明
by Steve 史蒂夫(Steve) 为什么虚拟助手的前途一片光明 (Why the future is bright for Virtual Assistants) I purchased my ...
二本学计算机好还是金融好,二本院校最好就业的5大专业，“含金量”很高，前途一片光明...
原标题:二本院校最好就业的5大专业,"含金量"很高,前途一片光明计算机科学与技术这个专业目前在就业市场上非常受欢迎,人工智能产业的发展更是需要大量的计算机专业人才,学习这个专业 ...
HR产品市场前途一片光明
非官方最新消息,Kingdee K/3eHR产品2005年销售回款达到1975万.真是可喜可贺. 虽然离公司预期的还差25万,但我想这不重要.重要的是HR市场前途一片光明,Kingdee HR同行业绝 ...
前途一片光明的移动开发
在计算机发展的早期,摩尔提出了自己的定律:每隔18个月芯片的处理能力会翻一番:进入到网络时代以后,以太网的发明者Metcalfe对网络的价值提出了自己的Metcalfe定律:网络的价值等于相关连接的平 ...
阿里高级架构师的这个规划你必不可错过！看完前途一片光明
是这样的,一片灰暗,超级灰暗,伸手不见五指,抬头不见苍天的那种. 但是,这里的程序员是指那些随便学了一两个月技术,项目都没做过一个就想来拿高薪的人,结果拿着跟学之前差不多的工资,每天敲写老代码上网搬轮 ...
优质项目坚实支撑 BIM技术前途一片光明
"BIM不仅是一项技术,更是一种模式,一定会带来工程建设行业的全面变革,这是毫无疑问的.但是这个过程面临的障碍和困难也不少,道路是曲折的,前途是光明的."北京建筑设计研究院信息部部 ...
巴比特 | 元宇宙每日必读：3个月销售额近3个亿，虚拟偶像的“钱途”真的是一片光明吗？...
摘要:虚拟艺人究竟能有多赚钱,我们可以从全球知名虚拟艺人公司彩虹社的母公司ANYCOLOR的财报中看到比较直观的数据:其在2022年5月1日到2022年7月31日之间,整体销售额为59.3亿日元(折合 ...
奇瑞鲍思语畅谈奇瑞未来发展，前途一片光明
2022年9月16日奇瑞2025瑶光科技日正式举办,奇瑞集团展示出多项技术与科技.在此,奇瑞鲍思语沟通了有关奇瑞新能源接下来的发展规划.我作为奇瑞的粉丝,对奇瑞新能源的发展比较关注.根据奇瑞鲍思语介绍 ...
NPU的前途一片光明
<谈音频算法的工程化(移植与优化)>谈到音频开发的一大趋势是深度学习算法.以前主要是基于英伟达的GPU实现深度学习算法,或者是专用芯片支持NPU功能,但外人不容易获得开发环境.比如华为Ki ...

ZNS SSD是否真的前途一片光明？

引言