Материалы по тегу: zonefs

29.06.2020 [20:08], Алексей Степин

Концепция Zoned Storage официально стала частью стандарта NVMe

Привычные за много лет стандарты взаимодействия с блочными устройствами SATA и SAS постепенно уходят в прошлое — они неоптимальны для твердотельных устройств, доля которых в системах хранения данных постоянно растет. На смену им продолжает активно развиваться стандарт NVM Express.

Буквально на днях консорциум, отвечающий за развитие NVMe ратифицировал версию 1.4, анонсированную ещё весной, в марте этого года. Помимо всего, в новую версию протокола официально вошла поддержка зонирования и устройств, его использующих.

Принцип действия устройства хранения данных с зонированием

Принцип действия устройства хранения данных с зонированием

О накопителях с зонированием мы рассказывали читателям в конце прошлого года. В классических SSD пользовательские приложения не могут управлять процессом записи и чтения данных, за них это делает сам накопитель, но устройства с поддержкой зон это допускают, что в ряде случае позволяет добиться большей гибкости и эффективности при их использовании.

В SSD с зонированием расположением данных может управлять приложение

В SSD с зонированием расположением данных может управлять приложение

Компания Western Digital даже разработала специальную файловую систему под названием Zonefs, целиком выстроенную вокруг концепции зонирования данных. В ней накопителям не приходится заниматься лишней работой по перемещению данных при подготовке к записи новых блоков дискового пространства. Централизованное управление также позволяет более полно использовать физический объём NAND-памяти и стабилизировать временные показатели накопителей за счёт лучшей организации QoS.

Реализация поддержки зонирования в Linux

Реализация поддержки зонирования в Linux

Как уже было сказано, работы по внедрению поддержки зонирования в Linux — самую популярную серверную ОС — начались ещё в 2014 году, и впервые таковая поддержка появилась в версии ядра 4.10. Сейчас компания Western Digital опубликовала пресс-релиз, в котором сообщается о достижении важной вехи: набор стандартов для накопителей и систем хранения данных с зонированием официально ратифицирован консорциумом NVMe и включён в новую ревизию протокола за номером 1.4 Ratified TP.

Пересекающиеся дорожки в жёстких дисках с SMR — частный случай зонирования (запись данных возможна только в определённом порядке)

Пересекающиеся дорожки в жёстких дисках с SMR — частный случай зонирования (запись данных возможна только в определённом порядке)

В этот набор входят наборы команд как для жёстких дисков с черепичной записью (частный случай зонирования), так и для современных твердотельных NVMe-накопителей. Сочетание этих устройств и программного обеспечения в рамках концепции Zone Storage позволит добиться как повышения надёжности систем хранения данных, так и снижения задержек.

Первый пункт очень важен в случае широкого внедрения памяти QLC NAND, физически весьма ограниченной в количестве циклов перезаписи. Кроме того, есть шанс, что в скором будущем мы увидим и жёсткие диски с интерфейсом NVMe.

Поддержка со стороны пользовательской библиотеки упрощает реализацию зонирования

Поддержка со стороны пользовательской библиотеки упрощает реализацию зонирования (упомянута старая версия, теперь это libzbd)

Компания называет внедрение Zoned Storage в ядро Linux только первым шагом. Ведётся активная работа над адаптацией популярных приложений и инструментария — Ceph, RockDB, Flexible IO Tester и других. Для этой цели выпущена новая пользовательская библиотека libzbd, в деталях о проекте и его статусе можно узнать на посвящённом ему веб-сайте. Также подробности будут оглашены на мероприятии Storage Solutions Meetup Group, которое состоится 21 июля.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1014520
25.12.2019 [19:19], Алексей Степин

Western Digital разрабатывает новую файловую систему Zonefs для Linux

Операционные системы семейства Linux, в отличие от Windows, весьма богаты на различные файловые системы — от Ext3/4 и популярной в среде СХД ZFS до такой экзотики, как ReiserFS.

Компанию Western Digital, однако, это не смущает. WD разрабатывает новую файловую систему для Linux.  Проект носит название Zonefs и он не предназначен для конкуренции с Ext4, Btrfs или ZFS.

Новая файловая система предназначена для специальных случаев, и главное её свойство отражено в названии —  это поддержка блочных устройств с зонированием (Zoned Block Devices, ZBD). Каждая зона на таких устройствах в этой системе отображается как отдельный файл.

Zonefs не отвечает стандартам POSIX, так как цель заключается в предоставлении удобного файлового API, заменяющего традиционную схему доступа к блочным устройствам, но, вместе с тем, требующего минимального вмешательства в существующее ПО. Преимущества новой ФС должны оценить разработчики и пользователи СУБД. 

Наличие такого API позволяет использовать различные языки программирования для создания новых модулей, а не только традиционный C. WD давно развивает концепцию зонированных устройств хранения данных, как позволяющих поднять эффективность их использования.  Частным случаем таких устройств являются жёсткие диски с «черепичной» записью (Shingled Magnetic Recording), где каждая зона вмещает несколько частично пересекающихся дорожек с данными.

Если в традиционных накопителях порядок записи может быть произвольным, то в зонированных устройствах запись внутри каждой зоны может осуществляться только последовательно.

Внедрение Zonefs позволит перейти от схемы «параметрами записи оперирует сам накопитель» к централизованному управлению на уровне хоста. Немаловажно это и для твердотельных накопителей, поскольку сам принцип их функционирования подразумевает стирание целого блока NAND-памяти; запись также осуществляется поблочно-последовательно.

Zonefs позволит понизить «коэффициент усиление записи» за счёт того, что SSD не придётся заниматься перемещением данных внутри себя при подготовке к записи новых блоков. За счёт эффективного управления можно будет уменьшить резервное пространство, что позволит использовать физический объём более полно. Улучшится и работа QoS, поскольку на него не будет влиять произвольно включающаяся сборка мусора.

Работы по поддержке зонированных накопителей в Linux были начаты ещё в 2014 году, а первая версия ядра, получившая поддержку соответствующих наборов команд —  4.10. Более подробно о разработке WD можно прочитать в корпоративном блоге, а также на ресурсе ZonedStorage.io.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1000455
Система Orphus