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Definition Was ist Zoned Storage?

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber / Dr. Jürgen Ehneß

Zoned Storage ist eine Speicherarchitektur, die es Rechenzentren ermöglichen soll, hohe Speicherkapazitäten im Zettabyte-Bereich effizient bereitzustellen. Western Digital hat eine Initiative ins Leben gerufen, welche die hierfür benötigten Standards zusammenführt. Unter anderem werden Shingled Magnetic Recording (SMR) und NVMe Zoned Name Spaces (ZNS) genutzt.

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Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
Die wichtigsten IT-Fachbegriffe verständlich erklärt.
(Bild: © aga7ta - Fotolia)

Bei Zoned Storage handelt es sich um eine Speicherarchitektur für Cloud- und Hyperscale-Datacenter, die große Speicherkapazität im Zettabyte-Bereich effizient und mit der geforderten Performance bereitstellen soll. Das Unternehmen Western Digital, ein Vorreiter in diesem Umfeld, hat die offene Initiative zonedstorage.io ins Leben gerufen. Die Speicherarchitektur nutzt die Standardisierung von Shingled Magnetic Recording (SMR) für Hard Disk Drives (HDDs) und NVMe Zoned Name Spaces (ZNS) für Solid State Drives (SSDs) mit dem Ziel, große Speicherkapazitäten mit hohem Durchsatz und mit geringer Latenz zu realisieren. Im Rahmen der Initiative werden Ressourcen für ZNS und SMR sowie Open-Source-basierte Tools bereitgestellt und entwickelt.

Ziel der Initiative

Das Hauptziel der Initiative ist es, Innovationen und offene Standards für zukünftige Cloud- und Hyperscale-Datacenter im Zettabyte-Bereich zusammenzuführen. Die Gesamtkosten für die Speicherkapazität sollen sinken und Skalierungseffekte erzielt werden. Zoned Storage soll eine effiziente, zweckmäßige und robuste Speicherklasse darstellen, um den zu erwartenden Speicherbedarf zu decken. Ein weiteres Ziel ist die Vereinheitlichung der SMR- und ZNS-Architekturen mithilfe offener Standards. Darüber hinaus berücksichtigt die Initiative den immer größer werdenden sequentiellen Charakter der Daten.

Grundsätzliches zu ZNS und SMR

Die Abkürzung SMR steht für „Shingled Magnetic Recording“. Es handelt sich um eine Technik, welche die Speicherkapazität der Hard Disk Drives erhöht und gleichzeitig die Kosten pro Terabyte senkt. HDDs mit SMR kommen in große Rechenzentren zum Einsatz. SMR stellt ein Verfahren zur Verfügung, das die Tracks der Festplatten in einer überlappenden Art beschreibt. Dadurch erhöht sich die Datendichte der beschriebenen Bereiche, und die Datenkapazität steigt.

Die Abkürzung ZNS bedeutet „Zoned Name Spaces“ und ist eine Erweiterung des NVMe-Standards. ZNS ermöglicht es, SSDs zu realisieren, die mit einer vergleichbaren Zonentechnik wie HDDs arbeiten. HDDs und SSDs verhalten sich, von außen betrachtet, wie eine einzige gemeinsame Technologie.

Merkmale eines Zoned Storage

Im Folgenden kurz zusammengefasst die wichtigsten Merkmale eines Zoned Storage:

  • Aufteilung des Adressraums in Zonen,
  • sequentielles Beschreiben der Zonen,
  • Überschreiben der Daten einer Zone erst nach Löschen durch einen Zone-Reset,
  • ansprechbar über SCSI Zoned Block Commands (ZBC) and Zoned ATA Commands (ZAC),
  • Nutzung von SMR für HDDs und ZNS für SSDs.

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