SSD技术:Zoned Namespace SSD

描述

 

蛋蛋是个懂技术,有追求的宅男,总是不遗余力的把各种先进的SSD技术应用到自己的小电影帝国里。

近年,普通的SSD在第二遍写入的时候性能明显下降的问题一直困扰着蛋蛋,基于蛋蛋的经验,预留空间7%的SSD写入带宽下降75%, 预留空间20%的SSD写入带宽下降50%,普通SSD写入性能下降的原因主要是跟FTL的data placement(数据)有关。蛋蛋下载各位老师的作品以后,经过FTL的地址映射转化,存放到Flash上的数据分布是下面这个样子,每部作品都被截成很多小段分布在不同的地方。

写入数据传输

当蛋蛋不喜欢某些老师的作品将其删除,Flash上的数据成了下面这个样子。C老师的作品虽然被删除了,但是那些Block上还有其他老师的作品,所以空间并没有被真正释放出来。  

写入数据传输

为了真正释放蛋蛋对C老师的回忆,SSD需要进行Garbage Collection(垃圾回收), 这个过程涉及到数据的整合搬运,带来写放大(WA)的问题 – 蛋蛋下载1G小电影,SSD的真实写入数据量可能是1.2G或者1.3G, 甚至更高。

写放大的存在,导致的问题很多,包括降低性能,提高延迟和增加成本。对于蛋蛋来说,钱不是问题,但是性能下降真的不能忍。一忍再忍,有一天,蛋蛋发现了Zoned Namespace。

写入数据传输

概括一下Zoned Namespace技术的特点:

Host和SSD协作决定Flash上的数据摆放;

把一个Namespace分成多个Zone,每个Zone连续排列,大小相同(例如512MB)

写入数据传输

所有的读写操作全部基于Zone,不再是Block和Page

Zone只支持顺序写入

写入数据传输

如果需要对Zone重新写入,必须reset这个Zone

Zone支持部分写入

写入数据传输

读操作没有限制,可以读取任意LBA

写入数据传输

经过实际测试,Zoned Namespace SSD性能完美匹配蛋蛋的需求。

这,就是蛋蛋需要的SSD。

写入带宽比较

写入数据传输

时延表现

写入数据传输

蛋蛋SSD看着SSD上井井有条的小电影,思绪回到了若干年前,大雪天在中关村跟路边大姐买盘。这个Zone Namespace技术不就是把光盘作为一个个的Zone,塞进Namespace,排队站好吗?

写入数据传输

本文是个人对WD在FMS2020 的演讲 “How Zoned Namespace Improve SSD Lifetime, Throughput, and Latency” 学习并通俗化呈现。

责任编辑:xj

原文标题:更快写入小电影,蛋蛋选择Zoned Namespace SSD

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