固态硬盤要不要分區?每次這個話題拿出來都能讨論很久。平時說的分區是指文件系統層面的邏輯分區,而今天要給大家介紹的是NVMe 1.4a協議中引入的ZNS分區。
我們在給硬盤分區的時候通常會希望将各種數據分門别類地進行管理,然而在固态硬盤内FTL閃存映射表的影響下,邏輯分區并不能把數據分隔開來,它們依然是混雜存儲的。ZNS的目标就是将SSD空間劃分成不同區域,将不同應用的數據存儲至特定分區。
不同類型的數據在SSD中分區存儲的好處有很多:有些數據短時間内就會被删除,而有些數據會長期存放,避免将它們存儲在同個閃存Block當中,就可以減少GC垃圾回收機制對閃存的額外磨損。
同時,ZNS還要求在每個Zone分區内執行順序寫入(而非随機寫入)。随機寫入對SSD寫入放大率(閃存實際寫入量/主機請求寫入量)的影響是很大的。改随機寫入為順序寫入可以大幅降低閃存磨損速度。三星剛剛推出的PM1731a ZNS固态硬盤可以實現接近于1的寫放大,耐用性相比傳統非ZNS固态硬盤提高4倍。
排除數據壓縮的影響,寫放大=1是固态硬盤最理想的狀态。通常認為固态硬盤在中輕度使用負載下寫入放大在4倍左右,重負載随機寫入的時候很容易超過10倍。由此可見,ZNS提升固态硬盤壽命的潛力很大。
ZNS“分區”是通過SSD硬件及操作系統底層協作來實現的,目前隻有Linux操作系統支持它,并且應用範圍也僅限于企業級存儲領域。不過很多消費級功能都是從企業級中下放而來的,也許未來家用SSD也能從中受益。
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