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【51CTO.com快譯】我們知道，數據繼續迅猛增加。據IDC Global Datasphere顯示，未來三年的數據量將超過以往30年的總量。數十億聯網系統將從智能視頻、消費者和傳感器生成無數的上下文數據，這些數據必須加以捕獲、轉換和分析，才能為行業、企業和人們帶來價值。

存儲是利用數據創造價值的基礎。面臨的挑戰是如何經濟高效地構建數據存儲基礎架構，以滿足數據需求，同時降低總體擁有成本(TCO)。

盡管業界繼續提高傳統硬盤(HDD)和固態硬盤(SSD)介質的比特密度，以跟上數據增長的步伐，但仍需要新方法來提高大規模存儲效率。為了應對澤字節(ZB)時代的挑戰，現在應考慮的一種創新和架構就是分區存儲(Zoned Storage)。

分區存儲使云服務提供商和企業數據中心客戶能夠構建更高效、可高度擴展的數據存儲層，以具有競爭力的TCO滿足不斷增長的數據需求。分區存儲得到開放規范和西部數據等公司的支持，將基于標準的工具、庫、資源和技術文檔網站Zoned Storage.io結合在一起，使數據中心架構師能夠理解和利用分區塊管理的優勢。分區塊管理背后的技術意味著，主機和存儲應用程序都可以智能化地大規模放置數據，以充分利用最高的可用存儲容量，通常使用疊瓦式磁記錄(SMR)HDD和最近規范化的面向NVMe SSD的分區命名空間(ZNS)標準。

新的工作負載和新的方法

過去十年出現了超大規模業者，利用規模化來創建、消費、處理和變現數據。今天，許多現代大規模工作負載被序列化或寫入到更大的順序塊中，包括在線備份和歸檔、視頻監控、物聯網及其他機器生成的數據、確保合規的數據以及其他應用。存儲密度、瓦特/TB和TCO是這些工作負載取得成功的關鍵參數。

現在正是求變的大好機會，但需要以不同的方式訪問和管理存儲，更清楚地了解數據的工作負載結構以及如何將數據放置在介質上以獲得最佳效率。分區存儲為開發者和架構師提供了工具和資源，以便將數據智能化地放置在HDD和SSD上，并進行優化，以獲得更好的性能、更短的延遲、穩定的服務質量，以及最重要的是更高的密度和更低的TCO。

分區存儲的版本

分區塊管理背后的技術意味著主機和存儲應用程序都可以智能化地大規模放置數據，以充分利用最高的可用存儲容量，通常使用SMR HDD和最近規范化的面向NVMe SSD的ZNS標準。

SMR專用于HDD，數據磁道彼此重疊，利用了讀磁頭比寫磁頭小得多的事實。通過將HDD數據磁道彼此重疊在一起，可以在同樣的空間獲得高得多的磁錄密度和容量。Dropbox改用了主機管理的SMR硬盤，與傳統硬盤相比，使用SMR可以多存儲20%的數據，因而節省了20%的成本。Dropbox繼續走這條戰略道路，利用最高的存儲密度和最低的TCO，其云基礎架構為6億多在線客戶提供服務。

ZNS帶來了最適合多租戶、超高容量硬盤、更高性能、服務質量和利用率的新一代SSD，同時最大限度地降低了公共云和內部企業基礎架構的TCO。

ZNS將SSD劃分為固定大小的區域，每個區域內按順序寫入。但現在這些區域與NAND本身的底層架構緊密相連(晶片、平面、讀取頁和刪除頁)，因此將數據視為塊消除了許多復雜性。

ZNS SSD和SMR HDD在業界遵循相似的現有協同效應，因此可以在標準化的統一分區存儲軟件框架下，跨ZNS SSD和SMR HDD使用主機軟件。

通過部署ZNS SSD，使用ZNS可將數據中心性能提高4倍，將服務質量提高2.5倍。在當前基于SSD的傳統部署中，應用程序并不將數據放置方面的信息從主機傳遞到SSD。因此，使用傳統SSD部署的應用程序常常帶來更高的WAF(寫入放大)，因為當數據通過直至SSD的應用程序堆棧寫入到存儲介質時，每一層都獨立地執行垃圾收集操作。這導致部署環境出現低效現象，從而導致總體性能降低，并降低應用程序的服務質量。而在基于ZNS SSD的部署環境中，應用程序可以將數據智能化放置到SSD中，只需將數據寫入到分區，因而消除了WAF，并為應用程序提供一貫很高的服務質量。

為什么現在是使用分區存儲的時候?

業界正處于一個關鍵時刻：存儲效率的提高不僅取決于更高的比特密度，還取決于應用程序和操作系統如何將數據智能化放置到存儲設備這方面取得的重大進展。降低TCO可以通過以下方式來實現：不再將所有存儲設備視作隨機I/O、512K/4KB扇區架構，并且改動擁有順序寫入塊數據(有類似的生命周期)的許多大規模工作負載，以適應分區存儲HDD和SSD的實際物理特性。

分區存儲為數據中心架構師提供了現在開始為SMR HDD和ZNS SSD設計的能力，不僅可以利用最高容量的數據存儲解決方案，還可以從未來的角度考慮長期數據戰略，并優化工作負載，以最低的TCO獲得更高的效率和性能。通過充分利用支持SMR HDD和ZNS SSD的統一軟件堆棧，云服務提供商和數據中心架構有望收回成本，還可以擴大規模以適應未來數據增長。

原文標題：Why Zoned Storage, and Why Now?，作者：Swapna Yasarapu

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