Zoned Namespaces: Samsungs erste ZNS-SSD heißt PM1731a

Nach Western Digital hat auch Samsung eine SSD vorgestellt, die die Technik Zoned Namespaces (ZNS) nutzt. Dabei werden Daten praktisch vorsortiert und je nach Typ in bestimmten Zonen abgelegt. Dadurch, dass die Daten nicht mehr umsortiert werden müssen, steigt die Haltbarkeit durch weniger Schreibaufkommen.

Zoned Namespaces sollen SSDs effizienter machen

ZNS ist eine Erweiterung des NVMe-Standards und erlaubt die Aufteilung des Adressraums in Zonen. Im Wesentlichen werden Daten per Software zunächst geordnet und anschließend je nach Typ in einer bestimmten Zone sequenziell auf dem Datenträger gesichert. Dies soll den Einsatz von Verwaltungsmaßnahmen der SSD-Controller wie etwa die Garbage Collection reduzieren und entsprechend für ein niedrigeres Schreibaufkommen sorgen, was auch der Haltbarkeit des Flash-Speichers der SSD zugute komme. Schnellere Antwortzeiten durch Entlastung des Controllers sowie Einsparungen, da weniger DRAM als Zwischenspeicher benötigt werde, werden außerdem versprochen.

Bei herkömmlichen SSDs liegt durch das ständige Verschieben der zufällig anfallenden Daten die Anzahl der tatsächlichen Schreibvorgänge im NAND-Flash weitaus höher als die vom System angewiesenen logischen Schreibvorgänge (Host Writes). Das Missverhältnis wird als Write Amplification Factor (WAF) beschrieben, der oftmals bei 3 oder 4 liegt, was bedeutet, dass real die dreifache oder vierfache Datenmenge geschrieben wird. Da Zellen im NAND-Flash erst gelöscht werden müssen, bevor sie neu beschrieben werden, sorgt die Umverteilung für viele Schreibvorgänge, was die Haltbarkeit beeinträchtigt.

Samsungs ZNS SSD PM1731a soll nahe an WAF 1 herankommen

Ideal wäre wiederum, das Gleichgewicht von logischen und physischen Schreibvorgängen mit einem WAF von 1 zu erreichen. Ganz schaffen dies ZNS-SSDs zwar nicht, doch behauptet Samsung mit der ZNS-SSD PM1731a, zumindest nahe heranzukommen: „the new Samsung SSD can achieve a WAF close to one“. Gegenüber typischen Server-SSDs mit WAF 3 oder WAF 4 würde die Haltbarkeit der SSD dementsprechend höher ausfallen.

Auf den unter anderem für die interne Speicherverwaltung einer SSD nötigen Reservespeicher, der den Anteil des nutzbaren Flash-Speichers reduziert, könne zudem verzichtet werden, sodass ZNS-SSDs bei gleicher Speichermenge mehr wirklichen Speicherplatz bieten.

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Die Samsung PM1731a ist im 2,5-Zoll-Formfaktor mit U.2-Anschluss (PCIe/NVMe) gestaltet und bietet je nach Modell 2 TB oder 4 TB Speicherplatz auf Basis der sechsten Generation V-NAND alias 3D-NAND mit 1xx Layern. Da Samsung von einer späteren Version mit QLC-NAND für mehr Speicherkapazität spricht, ist von TLC-NAND auszugehen. Die Speicherkapazität erscheint im Vergleich zu herkömmlichen Enterprise-SSDs, die sogar 30 TB erreichen, gering. Die erste ZNS-SSD von Western Digital in Form der Ultrastar DC ZN540 liefert im gleichen Format immerhin bis zu 8 TB Speicherplatz.

Samsung möchte die Massenproduktion der PM1731a im zweiten Halbjahr starten.