Western Digital presenta Ultrastar DC ZN540, el primer SSD ZNS del mundo

En breve: Mientras nos preparamos para entrar en la era de los zettabytes, fabricantes como Western Digital se están volviendo creativos con nuevas formas de mejorar la tecnología SSD. El primer SSD ZNS de la compañía promete marcar una diferencia real en el rendimiento y el costo para los hiperescaladores en la nube, el análisis y el aprendizaje automático.

Una vez que fue un lujo costoso que venía con capacidades más pequeñas, las SSD se han convertido en algo común en las PC modernas gracias a los precios cada vez menores por gigabyte. Su velocidad ha sido un punto de venta para los sistemas de gama alta, desde PC empresariales hasta estaciones de trabajo y ahora consolas que aprovechan el almacenamiento flash para permitir a los desarrolladores crear mundos de juegos más grandes y complejos.

Las primeras generaciones de SSD de consumo no explotaron originalmente todo el potencial de la tecnología flash, ya que utilizaron interfaces HDD existentes de ancho de banda relativamente limitado y utilizaron un protocolo de comunicación diferente optimizado para almacenamiento magnético rotativo. El problema se resolvió parcialmente con la introducción de las SSD PCIe en 2007 y el protocolo NVMe en 2011, y hoy tenemos unidades de consumo capaces de alcanzar velocidades de más de 7.000 megabytes por segundo.

Sin embargo, estas dos tecnologías son insuficientes para aprovechar la arquitectura de E / S en paralelo del almacenamiento flash para lograr la latencia más baja posible y una mayor resistencia en las celdas de varios niveles utilizadas para construir SSD de alta capacidad. Y estas limitaciones son especialmente importantes en los centros de datos, donde la latencia y el costo total de propiedad son cuestiones clave.

Aquí es donde entra en juego la iniciativa Zoned Namespaces Storage (ZNS). Un SSD ZNS toma prestada la pila de software de los HDD SMR y coloca los datos secuencialmente en zonas, lo que reduce la amplificación de escritura y el porcentaje de capacidad sin procesar que debe reservarse para el sobreaprovisionamiento. De esta manera, se puede utilizar más capacidad de unidad sin procesar, lo que genera ahorros que se acumulan rápidamente cuando necesita comprar una gran cantidad de unidades.

Otro beneficio de este enfoque es que debido a que ZNS opera con zonas grandes en lugar de bloques de 4K, no hay necesidad de realizar mucha recolección de basura en segundo plano en comparación con el almacenamiento de estado sólido tradicional. Esto significa que las velocidades de lectura y escritura del mundo real son más consistentes y, dado que la administración y la administración de datos la realiza el host, hay menos necesidad de una memoria caché DRAM grande en el dispositivo.

Esta semana, Western Digital, uno de los grandes partidarios de ZNS, reveló el Ultrastar DC ZN540, que es la primera unidad que integra estos principios en un producto real. La compañía afirma que una sola unidad Ultrastar DC ZN540 puede reemplazar hasta cuatro SSD convencionales al tiempo que proporciona menores latencias, mayor rendimiento y mayor resistencia.

El nuevo SSD utiliza memoria QLC 3D NAND de 96 capas y un controlador personalizado de doble puerto compatible con NVMe 1.3c que es totalmente compatible con la especificación ZNS Command Set 1.0. Este es un SSD empresarial que viene en un factor de forma U.2 como reemplazo inmediato de las unidades de los servidores existentes. Utiliza la misma pila de software que los HDD SMR (Grabación magnética en shingled), pero la clave aquí es que Western Digital quiere demostrar que QLC NAND se puede usar de manera confiable en el centro de datos al tiempo que reduce el costo total de propiedad sobre las soluciones existentes.

La compañía afirma que el Ultrastar DC ZN540 es capaz de soportar 4 veces el rendimiento en comparación con los SSD convencionales, con una mejora de hasta un 57% en la latencia cuando se trata de cargas de trabajo de escritura intensiva. Cuando se probó en un entorno de aplicaciones del mundo real como RocksDB, la nueva unidad proporcionó latencias 2,5 veces más bajas al ejecutar 32 subprocesos de lectura de pares clave-valor aleatorios. Y estas mejoras también están llegando a otras bases de datos como MySQL.

Por ahora, ZNS está limitado a SSD empresariales como Ultrastar DC ZN540, que solo está disponible para unos pocos clientes de Western Digital. Sin embargo, las mejoras aportadas por el nuevo enfoque no requieren que los fabricantes realicen cambios en los controladores SSD actuales, lo que significa que también podrían implementarse con cambios de firmware en las unidades existentes.

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