ZNS（Zoned Namespace SSD）近年来一直是企业级存储甚至是整个存储业界最关注的话题之一，俨然成为了数据中心存储的明日之星，而谈到ZNS的发展，要从它的起源——Open Channel SSD说起。
对于上层的操作系统而言，传统的NVMe SSD是一个通用型的块设备层。由于使用和磁盘相同的通用块I/O接口，传统的NVMe SSD的控制权并不在SSD自身上。因此，传统SSD的FTL具有一定的局限性，继而限制了SSD的性能和效率，包括数据放置位置、I/O调度、磨损均衡等SSD底层策略上，传统SSD都有所瓶颈。
传统NVMe SSD vs Open-Channel SSD NAND布局
在当今对数据存储要求越来越高的大数据时代，SSD的优化更为重要，于是就有了Open Channel SSD，向主机展示出内部NAND布局的细节，主机可以决定数据实际存放的物理位置。这样，主机就可以根据IO请求的发起方，将IO 数据写到不同的位置，实现不同应用、用户数据的物理隔离，达到更好的QoS效果。
然而看似美好的Open Channel也有以下缺点：
需要主机端软件层面的支持，或者重新在SSD固件中新增一个软件层来匹配原来的软件堆栈。目前Open Channel软件生态并未完善，上层应用改动较大导致难以推动；
主机端存储开发人员需要透彻了解SSD内部原理，并且实现定制的FTL；
主机端与SSD分工协作复杂，尤其是在后端纠错以及闪存数据磨损问题上；
于是，Open Channel SSD的作者起草了全新的Zoned Namespace NVME Spec，既可以做到允许主机侧尽量自由摆放数据，同时打造标准的软件生态。作为Open Channel SSD的进化，ZNS旨在：
标准化Zone接口；
减少设备端的写放大问题；
更好配合上层软件生态；
减少OP，节省客户成本；
减少DRAM使用，毕竟DRAM在SSD中的成本举足轻重；
增加带宽，减少时延；
在Open Channel SSD的基础上实现更加商业化和标准化。
相对于传统的NVMe Namespace, Zoned Namespace将一个Namespace的逻辑地址空间切分成多个Zone。Zone是Namespace内的一种固定大小的子区间，每个Zone都有一段LBA（Logical Block Address, 逻辑地址空间）区间，这段区间只能顺序写，而且如果要覆盖写，则必须显示的进行一次擦除操作。
这样，Namespace就可以把NAND内部结构的边界透露给主机，也就能够将地址映射表等内部管理工作交由主机去处理，从而减少写放大、选择合适的GC（Garbage Collection, 垃圾回收）时机、实现可预测的延迟。
同时，传统NVMe SSD会预留一部分空间（Over Provisioning）用于垃圾回收和磨损均衡，通常OP空间的容量会占据整个SSD的7-28%。ZNS拥有更为高效的垃圾回收机制，只保留极少量OP空间用于替换坏块，因此ZNS所需要的NAND容量远低于传统NVMe SSD。更少的OP空间以及更少的DRAM，ZNS相比传统NVMe SSD也更具成本优势。
SP4 ZNS in FIO zbd mode; P5510 in FIO regular mode
在FIO Benchmark的性能测试中，采用慧荣科技SM8266主控芯片的宝存科技SP4 ZNS盘在FIO zbd模式，相比P5510传统盘模式，128K连续读性能基本相同，但128K连续写性能提升26%，4K随机读性能提升16%。
SP4 ZNS vs P5510 QD1连续写时延对比
SP4 ZNS vs P5510 QD1连续写99.99%时延对比
SP4 ZNS vs P5510 QD1随机读时延对比
SP4 ZNS vs P5510 QD1随机读99.99%时延对比
相比较P5510，SP4 ZNS盘连续写和随机读QD1时延，不同的Sector Size下，均不同程度的大幅减少，例如128K QD1 99.99% QoS, 连续写是P5510的1/4, 随机读是P5510的1/3。同样8K/16K/32K/64K QD1 99.99% QoS对比参见如上图表。
正因为以上种种改善，ZNS在数据中心存储中备受瞩目。慧荣科技持续关注着企业级SSD技术和市场动态，旗下宝存科技基于SM8266主控芯片率先实现了Open Channel SSD商用，多家互联网头部厂商基于宝存科技的代码和产品定制化自己的Open-Channel SSD产品用于业务效能提升。
在最新的推出的MonTitan™ PCIe Gen5企业级SSD解决方案中，基于SM8366主控芯片，慧荣科技推出了全新的分层固件堆栈架构，在固件的SSD Turkey应用层，提供NVM、ZNS及其他Host-based FTL变体支持，灵活可控地提供高性能的差异化和定制化应用以满足客户多样化的产品应用环境，并能减少客户产品上市时间和资金投入。
同时，在PCIe Gen5的加持下，内建16个NAND通道的SM8366主控芯片能够提供卓越的顺序读取（14 GB/s）和随机读写性能（3M/2.8M IOPS）。结合PerformaShape™以及NANDCommand™两项技术，不仅在客户指定的性能指标（QoS、延迟、随机读取/随机写入和功耗）大幅优化，还为QLC以及更新世代的NAND提供优异的LDPC纠错和更好的耐用度以保证数据准确。
