Was ist die Zoned-Storage-Initiative von Western Digital?


Unternehmen, Maschinen und Verbraucher erzeugen gigantische Datenmengen, weshalb in Rechenzentren die Nachfrage nach Speicherkapazitäten von mehreren Petabyte oder Exabyte steigt. Bis jetzt wurden die aktuellen SSD- und HDD-Technologien dieser enormen Nachfrage gerecht.

Zoned Storage ist eine Open-Source-Initiative, die auf Branchenstandards beruht und es ermöglicht, Rechenzentren effizient auf einen Speicherumfang im Zettabyte-Bereich zu erweitern. Dazu werden Daten mittels Shingled Magnetic Recording (SMR) auf Festplatten (HDDs) gespeichert und abgerufen, um die Speicherdichte zu erhöhen. Bei Solid State Drives (SSDs) ermöglicht dies eine ähnliche Technologie namens Zoned Name Spaces (ZNS).

Dabei handelt es sich um eine Erweiterung des NVMe-Standards. Mithilfe dieser Technologie können wir SSDs anbieten, die ähnlich wie HDDs in Zonen unterteilt sind, sodass der gesamte Speicher, also HDDs und SSDs, wie eine einzige Technologie behandelt werden kann. Die Zoned-Storage-Initiative bietet die Möglichkeit, SMR, ZNS, Open-Source-Standards und Spezialrechner in einer disaggregierten Umgebung zu nutzen.

Die Zoned-Storage-Initiative bietet die Möglichkeit, SMR, ZNS, Open-Source-Standards und Spezialrechner in einer disaggregierten Umgebung zu nutzen.

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Können Daten von mehreren Hundert Exabyte auf der vorhandenen Speichertechnologie bei günstigen Gesamtbetriebskosten gesichert werden? Können wir es überhaupt schon wagen, im Zettabyte-Bereich zu denken?

Es wird immer offensichtlicher, dass die Architektur herkömmlicher Rechenzentren den zukünftigen Anforderungen gewaltiger Datenmengen nicht zu realistischen Gesamtbetriebskosten gerecht werden kann. Für die bestehenden SSD- und HDD-Technologien ist ein innovativer Ansatz notwendig, wenn sie Rechenzentren eine effizientere Speicherkapazität im Zettabyte-Bereich bieten sollen, ohne dass dafür Leistung geopfert werden muss.

Innovationen für eine datenzentrische Welt

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Videoreihe: Zoned Namespaces SSDs – Informationen für Rechenzentrumsplaner

30. Januar 2020

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Videoreihe: Zoned Namespaces SSDs – Informationen für Anwendungsentwickler

30. Januar 2020

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Videoreihe: Was ist eine Shingled Magnetic Recording (SMR) HDD?

30. Januar 2020

Pressemeldungen

Western Digital fördert Zoned Storage: eine Open-Source-Initiative zur Revolutionierung des Rechenzentrums für das Zettabyte-Zeitalter

11. Juni 2019

Western Digital hat heute Zoned Storage präsentiert und legt damit den Fokus auf eine spezialisierte, freie und skalierbare Architektur für Rechenzentren. Diese Initiative vereint neue Innovationen mit Branchenstandards …

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Ceph als Teil der Dateninfrastruktur für Zoned Storage

23. Mai 2019

Zoned Block Devices ist eine neue Kategorie von Speichergeräten, die für die Anforderungen von großen Dateninfrastrukturen eingeführt wurde. In dieser Präsentation beschreiben wir Zone Block Devices und wie Ceph …

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Merkmale von Zoned Namespaces

15. Mai 2019

Matias Bjoerling, Western Digital, hält beim OCP-Treffen in San Jose, Kalifornien, einen Vortrag über die Merkmale von Zoned Namespaces (ZNS) und Open-Channel-Architekturen von Solid State Drives (SSDs).

Was ist SMR?


SMR steht für Shingled Magnetic Recording. Dabei handelt es sich um eine wichtige Technologie zur Steigerung der Kapazität und Senkung der Kosten pro TB bei Festplatten.

Sie wird vor allem in den HDDs der weltgrößten Rechenzentren genutzt. Während die Datenmenge exponentiell ansteigt, versuchen die Anbieter von Clouddiensten, ihre Kosten einzudämmen und dadurch neue Anwendungen zu ermöglichen. Zudem sollen die Vorteile des Cloudspeichers dem Anwender das Leben erleichtern und den Wert ihrer Dienstleistungen erhöhen. Vernetzte Geräte bieten die Möglichkeit, reichhaltige Foto-, Video- oder Audiodaten aufzuzeichnen und zu teilen.

Festplatten sind die kostengünstigsten Geräte für die Datenspeicherung, doch die Herausforderung besteht darin, die Speicherkapazität insgesamt und pro Platte kontinuierlich zu erhöhen. Die Erhöhung der Festplattenkapazität und der Speicherdichte bringt vielfältige Vorteile mit sich. Die Kosten pro TB im Gerät sinken, wie auch die Kosten der entsprechenden Infrastruktur im Rechenzentrum, z. B. Stellfläche, Racks, Server und Netzwerkgeräte.

Wie trägt SMR zu dieser Kostensenkung bei? Daten werden auf HDD-Platten in Form von Spuren gespeichert. Damit die Kapazität erhöht werden kann, müssen diese Spuren immer dünner werden, wobei zwischen den einzelnen Spuren etwas Raum (ein Puffer) bleiben muss. Dieser Puffer muss im Gerät gewahrt werden, damit die Daten intakt bleiben, auch wenn die Lüfter im System Vibrationen erzeugen oder andere physische Probleme vorliegen. SMR umgeht diese Probleme, indem die Spuren überlappend auf die Platte geschrieben werden, ähnlich wie Schindeln (engl. shingles) auf einem Dach, daher der Name „Shingled Magnetic Recording“.

Durch SMR können deutlich mehr Daten auf eine Platte geschrieben werden, was die „echte Dichte“ erhöht und die Kosten wie oben beschrieben reduziert. Bei einer beliebigen HDD-Generation entstehen dadurch etwa 15 % mehr Kapazität und geringere Kosten auf Geräte- sowie Systemebene.

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Bei HDDs wurde bisher „Conventional Magnetic Recording“ (CMR) ohne überlappende Spuren verwendet und es bestand kein Bedarf für die Verwaltung sequenzieller Zonen. CMR-Festplatten unterstützen einen vollkommen zufälligen Lese- und Schreibzugriff.

Anbieter von Clouddiensten investieren jedoch immer stärker in Hostsoftware und Dateisysteme, die mit der Komplexität von SMR zurechtkommen, damit ihre Kunden von den einhergehenden Kostenvorteilen profitieren können. Dieser Trend wird das Rechenzentrum grundlegend verändern und geringere Kosten sowie nützlichere Daten bis weit in die Zukunft ermöglichen.

Wenn Sie noch mehr über die SMR-Technologie erfahren möchten, finden Sie hier ein detailliertes Whitepaper.
Entwickler finden hier nützliche Bibliotheken und Tools: https://zonedstorage.io

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