ZNS SSD (Zoned Namespaces SSD)
Zoned Namespace (ZNS) SSD는 NVM Express™ (NVMe™) 조직에서 정의한 Zoned Namespace Command Set에 따라 동작하는 SSD입니다. 이 사양은 SSD와 호스트가 데이터 배열을 구역화된 스토리지 장치 인터페이스를 제공하는데, 데이터를 SSD의 물리적 미디어에 정렬하여 전체 성능을 개선하고, 호스트에 제공될 수 있는 용량을 늘릴 수 있습니다 (+20%).
ZNS Command Set 1.0은 업계 요구를 충족하기 위해 2020년 6월 16일에 발표되었습니다. ZNS Command Set 1.0 사양은 플래시 스토리지의 데이터 배열 기능을 개선하고 표준화된 인터페이스를 통해 제공되도록 처리합니다.
ZNS Command Set 1.0 사양은 현재 NVMe™ 1.4a 사양에 대한 승인된 기술 제안 (TP 4053)으로 제공됩니다.
NVMe (Non-Volatile Memory Express)
NVMe (NVM Express)는 호스트 소프트웨어가 PCI Express (PCIe) 버스를 통해 비휘발성 메모리와 통신하는 방법을 정의하는 사양입니다. 모든 폼팩터에서 PCIe SSD에 대한 업계 표준입니다 (U.2, M.2, AIC, EDSFF). NVM Express는 NVMe기술을 정의, 관리 및 프로모션하는 기술 업계 리더의 비영리 컨소시엄입니다. 이 조직은 NVMe 기본 사양외에도 다른 규격도 관장하는데, 네트워킹 구조상에서 NVMe Command 사용을 위한 NVMe over Fabrics (NVMe-oF)과 서버 및 스토리지 시스템에서 NVMe/PCIe SSD를 관리하기 위한 합니다 NVMe Management Interface (NVMe-MI)도 관장합니다.
NVMe 사양은 처음부터 SSD용으로 설계되었습니다. 이는 직렬 ATA (SATA)와 같은 레거시 인터페이스보다 훨씬 더 효율적인 인터페이스이며 지연 시간이 짧으며 SSD에 대해 더 확장성이 높습니다. 사양의 첫번째 부분은 호스트 제어 인터페이스입니다. NVMe 아키텍처는 새로운 고성능 큐 메커니즘 (명령들이 처리되기 위해 임시 저장되는)을 제공합니다. 명령 큐들은 확장성 있는 성능을 제공하면서 CPU 코어에 매핑됩니다.
NVMe 인터페이스는 메모리 매핑 입력/출력 명령의 수를 크게 줄이고 인터럽트 또는 폴링 모드에서 실행되는 운영체제 장치 드라이버를 수용하여 성능을 높이고 대기 시간을 줄입니다. NVMe 사양에는 운영 체제에서 읽기, 쓰기, 플러시, TRIM, 펌웨어 관리, 온도, 오류 등을 위해 사용하는 SSD 명령에 대한 호스트-장치 프로토콜도 포함되어 있습니다.
NVMe SSD
NVMe (Non-Volatile Memory Express) ZNS SSD는 기존 NVMe SSD에 비해 몇가지 이점을 제공할 수 있습니다.
- 처리량 및 지연 시간을 개선
- 미디어 프로비저닝 과부하 감소
- DRAM 사용률 감소
- 드라이브 쓰기 횟수 향상
NVMe ZNS SSD는 SMR 하드 디스크와 유사하게 각 구역에는 순차적으로 저장하고 명시적으로 리셋하면서, NVMe Namespace에서는 구역으로 읽으면서 이러한 이점을 얻습니다.
영역 추상화의 도입으로 ZNS 장치 구현은 물리적 매체에 대한 논리적 블록 매핑을 최적화할 수 있습니다. 플래시 기반 장치의 경우 특정 영역내에서 순차적 데이터 쓰기를 위한 미디어 요구 사항은 ZNS 프로토콜 순차적 쓰기 영역 개념과 일치합니다. 장치 컨트롤러는 더이상 임의의 쓰기를 관리할 필요가 없으므로 위에서 언급한 이점의 일부 또는 전부를 제공할 수 있는 보다 효율적으로 구동시킬 수 있습니다.
즉, 아래 그림과 같이 이전에는 모든 영역을 모든 어플리케이션들에 임의로 읽기/쓰기한 반면, 이제는 어플리케이션별로 영역을 지정하여 읽기/쓰기함으로서 SSD 블록 관리가 용이합니다.
