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Prise en charge des disques durs et espaces de noms zonés : principaux points à retenir sur NVMe 2.0

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NVMe a révolutionné le stockage flash. Auparavant, les SSD flash ne pouvaient utiliser que les protocoles de transport de stockage existants tels que SATA et SAS, qui étaient conçus pour le débit et les taux d’entrée/sortie (E/S) beaucoup plus faibles des supports de disque magnétique en rotation.

NVMe a apporté une capacité beaucoup plus grande à gérer plus de bande passante et plus de files d’attente, ce qui a entraîné une augmentation des performances de plusieurs 10s de xs.

NVMe 2.0 n’offre pas le genre d’étape bouleversante comme celle sur NVMe vs SAS et SATA, mais est ainsi désigné en raison de la quantité d’améliorations. Il s’agit notamment des éléments suivants :

  • Prise en charge des supports rotatifs, c’est-à-dire des disques durs;
  • Espaces de noms zonés qui optimiseront davantage l’utilisation du flash QLC haute capacité ;
  • Utilisation d’une clé : commande value définie sur de nombreuses couches de traduction requises pour mapper à l’adressage de lecteur physique, et ;
  • Possibilité pour le client de configurer des groupes d’endurance NVMe, qui peuvent allouer des regroupements de capacité à différents consommateurs de stockage par type.

En d’autres termes, NVMe 2.0 ratifie la prise en charge des supports de disque rotatif (HDD). La question évidente semble être, pourquoi?

L’idée est que NVMe puisse devenir une couche de transport commune pour les E/S de stockage sur tous les types de supports avec des clients capables d’incorporer des disques durs dans la même infrastructure et avec une architecture commune sur tous les disques.

Et bien que les disques durs soient largement remplacés pour le travail de performance dans le centre de données, il est impossible que les disques durs disparaissent pendant un certain temps, en particulier parce qu’ils peuvent offrir une capacité élevée – jusqu’à la région de 20 To et avec plus d’un demi-To de débit dans le cas de Mach.2 de Seagate – même s’ils ne peuvent pas correspondre au flash pour des IOPS aléatoires.

Espaces de noms zonés NVMe

ZNS permettra une utilisation plus optimale du flash QLC, qui est le plus élevé en termes de capacité des générations de flash mais manque en termes de durée de vie. Les espaces de noms zonés réduiront la quantité d’usure subie par les disques connectés NVMe – en raison de niveaux d’amplification d’écriture plus faibles – et prolongeront ainsi la durée de vie de QLC et lui permettront d’être utilisé là où auparavant un flash plus durable était nécessaire.

ZNS signifie également que les disques ont besoin de moins en termes de surprovisionnement, tandis que l’utilisation de la DRAM dans le système est également réduite car le travail de la couche de traduction flash – qui gère la traduction en adressage de blocs – est réduit car des zones entières sont gérées au lieu de blocs 4k.

NVMe est un moyen de déployer les méthodes d’accès les mieux adaptées aux supports de stockage flash. Auparavant, les SSD avaient à peu près adopté l’utilisation de SCSI et ATA comme moyens d’adressage des disques, et tous hérités de l’ère des disques durs rotatifs.

Les espaces de noms zonés (ZNS) sont l’une des nombreuses autres étapes que NVMe retire de cet historique. Cela dit, il est en fait dérivé d’une technique utilisée dans la méthode d’enregistrement magnétique en bardeaux utilisée dans certains disques durs qui voit les pistes se chevaucher sur les plateaux de disque dur.

Clé NVMe : jeu de commandes Value

Clé : La valeur semble être partout – des structures de données Javascript aux bases de données NoSQL – et NVMe 2.0 utilisera cette méthode de stockage et de rappel des données pour supercéder l’utilisation de l’adressage par bloc. C’est aussi simple que cela puisse paraître, avec des données stockées sous forme de données non structurées et une valeur comprise entre 1 octet et 1 Mo mappée à une clé comprise entre 1 et 32 octets.

Le jeu de commandes NVMe key: value supprime deux couches de mappage entre l’appel d’application et le support physique.

Dans le stockage par blocs, le triple mappage se produit au système de fichiers, puis à l’adresse du bloc logique et à l’adresse physique LBA. La valeur de clé utilise une seule table de mappage.

Clé NVMe : la valeur apporte un nombre accru de transactions par seconde, une amplification d’écriture réduite et une latence plus faible.

Gestion du groupe d’endurance NVMe

Les groupes d’endurance et les ensembles NVM sont apparus pour la première fois dans NVMe 1.4 en 2019, mais il y avait des limites à ce que les clients pouvaient faire pour les configurer. Ils devaient être codés en dur dans le micrologiciel du lecteur ou nécessitaient des commandes spécifiques au fournisseur.

NVMe 2.0 permet aux clients d’allouer des ensembles Endurance Group et NVM avec des paramètres configurables qui offrent une certaine flexibilité pour isoler les performances d’E/S et les effets de nivellement d’usure de différents utilisateurs sur des disques ou des baies partagés.

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