2021年年初，SSD固態盤價格受產能供應緊缺因素影響開始上漲，目前240GB SSD報價由24.2美元上漲至24.6美元；480GB SSD報價由44美元上漲至44.5美元。

面對SSD固態盤價格快速上漲，浪潮在固態盤方面持續創新，推出了新一代ZNS（Zoned Namespace，分區命名空間）SSD，在性能、容量、壽命、成本、易用性等方面實現了飛躍式提升。這是繼2019年IPF大會上浪潮存儲發布NVMe SSD固態盤之后，浪潮存儲在固態盤技術方面的全面升級。

什么是ZNS SSD?

ZNS SSD即分區命名空間固態硬盤，ZNS 是從 OC（Open Channel，開放通道）SSD基礎上發展而來的，實現了把FTL（Flash Translation Layer，閃存轉換層）從SSD內部遷移到上層的Host端，把SSD內部開放給了Host端，這樣用戶可以根據自己需要，比較靈活的擁有自己特定的FTL，代價是軟件架構必須重新設計，成本非常高，對用戶技術實力要求也非常高。

ZNS協議將NVMe 2.0其中的一部分將進行標準化處理，以滿足行業需求。相比之下ZNS SSD規范更加標準，生態環境更加友好，簡化了軟件架構，用戶可以更加容易地根據自身場景需求進行特定軟件開發。

ZNS SSD將FTL移至Host端進行數據管理和I/O調度，NVMe ZNS提供了分區存儲設備接口，該接口允許SSD和主機在數據放置方面進行協作，根據數據類型的不同選擇單獨的存放位置，從而可以將數據與SSD的物理介質對齊，提高了總體性能并增加了主機能直接讀寫的容量，并實現了I/O隔離。

ZNS規范中，將SSD namespace的整個LBA（logical block address，邏輯區塊地址）范圍劃分為若干個等長的區間，等長的LBA區間成為一個zone，每個zone內必須以順序的方式進行寫入，每個zone有其獨立的狀態機進行管理。

ZNS SSD內部可以根據不同的應用場景將不同的zone與不同的物理位置進行映射；configA是一種最有利于順序讀寫的配置，這種方法可以保證讀寫過程Die的并發性最好，一般來說標準SSD都會按照這種方式寫入。configB更有利于Latency敏感的場景，每個用戶控制自己的Die，從而減少相互之間的影響。

其二，ZRWA允許在SSD緩存中對數據進行隨機寫入和就地覆蓋。與Zone Append命令相比，這種方法在SSD上需要更多的資源。

普通SSD VS ZNS SSD

普通SSD產品，文件不能被驅動器分開寫入，最終導致具有不同生存期的文件被存儲在相同的erase單元中，而ZNS SSD支持主機與存儲設備協作放置數據，可以實現應用程序控制區域中的數據放置，即分區存儲。

ZNS SSD主要是為了能夠充分利用底層介質的存儲容量，同時發揮介質本身的特性優勢，例如ZNS針對QLC NAND閃存SSD，它可以根據數據的類型和訪問頻率采用不同的數據分區方式，以減少整體寫放大，從而延長硬盤壽命，同時，還可以改進的I/O訪問延遲，支持主機與存儲設備協作放置數據，如下圖展示了普通SSD與ZNS區別。

ZNS SSD要求所有zone只能順序寫入（或者append等），不能出現復寫操作，重新使用前需要對zone執行zone reset命令等，這樣應用及驅動都需要更多的配合ZNS SSD，不過當前各大存儲系統及開源工具都已經或者計劃完成ZNS SSD的適配與支持,標準化的接口實現了強大的軟件和硬件生態系統。

相比普通SSD產品，ZNS SSD主要有五大優勢：消除了SSD的GC（Garbage Collection，垃圾回收）進程的WAF（Write Amplification，寫放大）、消除了傳統的OP（Over provisioning，預留空間）空間、由于較小的映射表，DRAM更少、更高的吞吐量和更低的延遲、大幅提升SSD盤壽命。

浪潮ZNS SSD介紹

浪潮是國內率先推出ZNS SSD全新架構方案的廠商，ZNS存儲技術針對的是云場景應用，主適用于大容量空間存儲的數據，例如高清視頻、圖像等。

浪潮存儲SSD研發團隊與云服務提供商緊密合作，對其軟件堆棧進行自上而下的優化，完成了業務適配和定制化SSD開發，實現了分區存儲，技術實力得到了用戶高度認可，滿足業務發展需求的同時，TCO總體擁有成本大幅降低，為客戶帶來了可觀的經濟效益。

浪潮自研ZNS全新架構SSD，在容量、壽命、成本、易用性、性能等方面實現了飛躍式提升，如下量化數字以8TB盤對標浪潮NS8600G1 6.4TB容量點呈現：

首先成本優勢，對比普通SSD，同等容量的浪潮ZNS SSD對DRAM的需求更少，DDR成本縮減97%；SSD內部OP空間極大降低，容量提升34%，釋放更多的容量給存儲系統；降低了SSD的寫放大，提高了DWPD（Drive Writes Per Day，驅動器日寫入量），將SSD壽命提升70%；

其次性能優勢，浪潮ZNS SSD能夠顯著降低寫延時，通過zone在物理上的隔離，可以極大地降低寫時延；提高吞吐量，寫放大可以降低至接近于1，提供更多的帶寬給用戶，SSD全部資源用于應用的讀寫，性能整體提升210%。

未來浪潮存儲將秉承“云存智用 運籌新數據”的存儲理念，在發力分布式存儲和全閃存儲兩大存儲平臺之外，不斷推出更高性能、更大容量的SSD固態盤，實現從存儲部件到存儲系統的全面創新，加速企業數字化轉型。

作者：浪潮存儲產品經理?宗崗崗、浪潮存儲SSD資深架構師 趙寶林

審核編輯 黃昊宇

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