USENIX ATC '21 — ZNS: Как избежать налога на блочный интерфейс для твердотельных накопителей на б...

USENIX ATC '21 — ZNS: Как избежать «налога на блочный интерфейс» для SSD на базе флэш-памяти Матиас Бьёрлинг, Western Digital; Абуталиб Агаев, Университет штата Пенсильвания; Ханс Холмберг, Аравинд Рамеш и Дэмиен Ле Моал, Western Digital; Грегори Р. Гангер и Джордж Амвросиадис, Университет Карнеги-Меллона Интерфейс зонированного пространства имён (ZNS) представляет собой новое разделение функциональности между программным обеспечением хоста и SSD на базе флэш-памяти. Современные SSD на базе флэш-памяти поддерживают устаревший блочный интерфейс, который ведёт к значительным затратам с точки зрения избыточного выделения ёмкости, использования DRAM для таблиц отображения страниц, накладных расходов на сборку мусора и сложности программного обеспечения хоста, пытающегося снизить нагрузку на сборку мусора. ZNS предлагает защиту от этого постоянно растущего «налога на блочный интерфейс». В данной статье описывается интерфейс ZNS и объясняется, как он влияет как на аппаратное обеспечение/прошивку SSD, так и на программное обеспечение хоста. Раскрывая границы блоков стирания флеш-памяти и правила порядка записи, интерфейс ZNS требует от программного обеспечения хоста решения этих проблем, продолжая при этом контролировать надежность носителей на SSD. Мы описываем, как программное обеспечение хранения данных может быть адаптировано к семантике интерфейса ZNS, что часто приводит к значительному повышению эффективности. Мы показываем, какие работы необходимы для обеспечения поддержки SSD ZNS, и как модифицированные версии F2FS и RocksDB используют преимущества SSD ZNS для достижения более высокой пропускной способности и меньшей задержки по сравнению с работой на SSD с блочным интерфейсом и идентичным физическим оборудованием. Например, мы обнаружили, что 99,9-процентильная задержка случайного чтения для нашей RocksDB, специализированной на зонах, как минимум в 2–4 раза ниже на SSD ZNS по сравнению с SSD с блочным интерфейсом, а пропускная способность записи — в 2 раза выше. Полная программа USENIX ATC '21 доступна по адресу https://www.usenix.org/conference/atc...