В продължение на няколко десетилетия напредъкът в технологиите за съхранение се измерва главно по отношение на капацитета за съхранение и скоростта на четене/запис на данни. С течение на времето тези параметри за оценка бяха допълнени от технологии и методологии, които правят HDD и SSD устройствата по-умни, по-гъвкави и по-лесни за управление. Всяка година производителите на устройства традиционно намекват, че пазарът на големи данни ще се промени и 2020 г. не е изключение. ИТ лидерите все повече търсят ефективни начини за съхраняване и управление на огромни количества данни и отново обещават да променят курса на системите за съхранение. В тази статия сме събрали най-модерните технологии за съхранение на информация и също така ще говорим за концепциите на футуристични устройства за съхранение, които все още не са намерили своята физическа реализация.
Софтуерно дефинирани мрежи за съхранение
Когато става въпрос за автоматизация, гъвкавост и увеличен капацитет за съхранение, съчетан с повишена ефективност на персонала, все повече предприятия обмислят преминаването към така наречените софтуерно дефинирани мрежи за съхранение или SDS (софтуерно дефинирано съхранение).
Ключовата характеристика на технологията SDS е отделянето на хардуера от софтуера: т.е . Освен това, за разлика от конвенционалните системи за мрежово съхранение (NAS) или мрежи за съхранение (SAN), SDS е проектиран да работи на всяка стандартна x86 система. Доста често целта на внедряването на SDS е да се подобрят оперативните разходи (OpEx), като същевременно се изискват по-малко административни усилия.
Капацитетът на HDD дисковете ще се увеличи до 32 TB
Традиционните магнитни устройства за съхранение изобщо не са мъртви, а просто преживяват технологичен ренесанс. Съвременните твърди дискове вече могат да предложат на потребителите до 16 TB съхранение на данни. През следващите пет години този капацитет ще се удвои. В същото време твърдите дискове ще продължат да бъдат най-достъпното място за съхранение с произволен достъп и ще запазят първенството си в цената на гигабайт дисково пространство за много години напред.
Увеличаването на капацитета ще се основава на вече известни технологии:
- Хелиеви задвижвания (хелият намалява аеродинамичното съпротивление и турбуленцията, което позволява да се монтират повече магнитни плочи в задвижването; генерирането на топлина и консумацията на енергия не се увеличават);
- Термомагнитни устройства (или HAMR HDD, чиято поява се очаква през 2021 г. и е изградена на принципа на запис на микровълнови данни, когато част от диска се нагрява от лазер и се ремагнетизира);
- HDD, базиран на мозъчно записване (или SMR дискове, където записите с данни се поставят един върху друг, в мозаичен формат; това гарантира висока плътност на запис на информация).
Хелиевите дискове са особено търсени в облачните центрове за данни, а SMR HDD са оптимални за съхранение на големи архиви и библиотеки с данни, достъп и актуализиране на данни, които не се изискват много често. Те също са идеални за създаване на резервни копия.
NVMe дисковете ще станат още по-бързи
Първите SSD устройства бяха свързани към дънни платки чрез SATA или SAS интерфейс, но тези интерфейси бяха разработени преди повече от 10 години за магнитни HDD устройства. Модерният NVMe протокол е много по-мощен комуникационен протокол, предназначен за системи, които осигуряват висока скорост на обработка на данни. В резултат на това в началото на 2019-2020 г. виждаме сериозен спад в цените на NVMe SSD, които стават достъпни за всеки клас потребители. В корпоративния сегмент NVMe решенията са особено ценени от тези предприятия, които трябва да анализират големи данни в реално време.
Компании като Kingston и Samsung вече показаха какво могат да очакват корпоративните потребители през 2020 г.: всички чакаме NVMe SSD с активиран PCIe 4.0, за да добави още повече скорост на обработка на данни към центъра за данни. Декларираната производителност на новите продукти е 4,8 GB/s и това далеч не е границата. Следващите поколения ще може да осигури пропускателна способност от 7 GB/s.
Заедно със спецификацията NVMe-oF (или NVMe over Fabrics), организациите ще могат да създават високопроизводителни мрежи за съхранение с минимално забавяне, които ще се конкурират силно с центровете за данни DAS (или Direct-attached storage). В същото време, използвайки NVMe-oF, I/O операциите се обработват по-ефективно, докато латентността е сравнима с DAS системите. Анализаторите прогнозират, че внедряването на системи, работещи на протокола NVMe-oF, бързо ще се ускори през 2020 г.
Ще работи ли най-накрая QLC паметта?
Quad Level Cell (QLC) NAND флаш памет също ще се радва на нарастваща популярност на пазара. QLC беше представен през 2019 г. и следователно имаше минимално приемане на пазара. Това ще се промени през 2020 г., особено сред компаниите, които са приели технологията LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL), за да преодолеят присъщите предизвикателства на QLC.
Според прогнозите на анализаторите ръстът на продажбите на SSD устройства, базирани на QLC клетки, ще се увеличи с 10%, докато TLC решенията ще „уловят“ 85% от пазара. Каквото и да се каже, QLC SSD все още изостава в производителността в сравнение с TLC SSD и няма да стане основа за центрове за данни през следващите пет години.
В същото време цената на NAND флаш паметта се очаква да нарасне през 2020 г., така че доставчикът на SSD контролери Phison, например, залага, че нарастващите цени в крайна сметка ще тласнат потребителския пазар на SSD към 4-битова флаш -QLC NAND памет. Между другото, Intel планира да пусне 144-слойни QLC решения (вместо 96-слойни продукти). Е... изглежда сме се запътили към по-нататъшна маргинализация на твърдите дискове.
SCM памет: скорост, близка до DRAM
Широкото приемане на SCM (Storage Class Memory) памет се прогнозира от няколко години и 2020 г. може да бъде отправната точка за тези прогнози най-накрая да се сбъднат. Въпреки че модулите памет Intel Optane, Toshiba XL-Flash и Samsung Z-SSD вече навлязоха на корпоративния пазар, появата им не предизвика огромна реакция.
Устройството на Intel съчетава характеристиките на бърза, но нестабилна DRAM памет с по-бавно, но постоянно NAND съхранение. Тази комбинация има за цел да подобри способността на потребителите да работят с големи масиви от данни, осигурявайки както скорост на DRAM, така и капацитет на NAND. SCM паметта не е просто по-бърза от алтернативите, базирани на NAND: тя е десет пъти по-бърза. Забавянето е микросекунди, а не милисекунди.
Пазарните експерти отбелязват, че центровете за данни, които планират да използват SCM, ще бъдат ограничени от факта, че тази технология ще работи само на сървъри, използващи процесори Intel Cascade Lake. Според тях обаче това няма да е пречка за спиране на вълната от надграждане на съществуващи центрове за данни с цел осигуряване на високи скорости на обработка.
От обозримата реалност към далечното бъдеще
За повечето потребители съхранението на данни не включва усещане за „капацитивен Армагедон“. Но помислете за това: 3,7 милиарда души, които в момента използват интернет, генерират около 2,5 квинтилиона байта данни всеки ден. За да се отговори на тази нужда, са необходими все повече центрове за данни.
Според статистиката до 2025 г. светът е готов да обработва 160 зетабайта данни годишно (това е повече байтове от звездите в наблюдаваната Вселена). Вероятно в бъдеще ще трябва да покрием всеки квадратен метър от планетата Земя с центрове за данни, в противен случай корпорациите просто няма да могат да се адаптират към такъв висок растеж на информацията. Или... ще трябва да се откажете от някои данни. Има обаче няколко потенциално интересни технологии, които биха могли да решат нарастващия проблем с информационното претоварване.
Структурата на ДНК като основа за бъдещо съхранение на данни
Не само ИТ корпорациите търсят нови начини за съхранение и обработка на информация, но и много учени. Глобалната задача е да се гарантира запазването на информацията за хиляди години. Изследователи от ETH Zurich, Швейцария, смятат, че решението трябва да се намери в органична система за съхранение на данни, която съществува във всяка жива клетка: ДНК. И най-важното е, че тази система е „изобретена“ много преди появата на компютъра.
ДНК нишките са много сложни, компактни и невероятно плътни като носители на информация: според учените 455 екзабайта данни могат да бъдат записани в грам ДНК, където 1 байт е еквивалентен на милиард гигабайта. Първите експерименти вече направиха възможно записването на 83 KB информация в ДНК, след което преподавател в катедрата по химия и биологични науки, Робърт Грас, изрази идеята, че през новото десетилетие медицинската област трябва да се обедини по-тясно с ИТ структурата за съвместни разработки в областта на технологиите за запис и съхранение на данни.
Според учени органичните устройства за съхранение на данни, базирани на ДНК вериги, могат да съхраняват информация до милион години и точно да я предоставят при първа заявка. Възможно е след няколко десетилетия повечето дискове да се борят точно за тази възможност: способността за надеждно и обемно съхраняване на данни за дълго време.
Швейцарците не са единствените, които работят върху базирани на ДНК системи за съхранение. Този въпрос се повдига от 1953 г., когато Франсис Крик открива двойната спирала на ДНК. Но в този момент човечеството просто не разполагаше с достатъчно знания за подобни експерименти. Традиционното мислене в съхранението на ДНК се фокусира върху синтеза на нови ДНК молекули; съпоставяне на последователност от битове с последователност от четири базови двойки ДНК и създаване на достатъчно молекули, за да представят всички числа, които трябва да бъдат съхранени. Така през лятото на 2019 г. инженерите от компанията CATALOG успяха да запишат 16 GB англоезична Wikipedia в ДНК, създадена от синтетични полимери. Проблемът е, че този процес е бавен и скъп, което е значително тясно място, когато става дума за съхранение на данни.
Не само ДНК...: устройства за молекулярно съхранение
Изследователи от университета Браун (САЩ) казват, че молекулата на ДНК не е единствената възможност за молекулярно съхранение на данни до един милион години. Метаболитите с ниско молекулно тегло също могат да действат като органично съхранение. Когато информацията се записва в набор от метаболити, молекулите започват да взаимодействат една с друга и произвеждат нови електрически неутрални частици, които съдържат записаните в тях данни.
Между другото, изследователите не спряха дотук и разшириха набора от органични молекули, което направи възможно увеличаването на плътността на записаните данни. Разчитането на такава информация е възможно чрез химичен анализ. Единственият минус е, че прилагането на такова органично устройство за съхранение все още не е възможно на практика, извън лабораторни условия. Това е само развитие за в бъдеще.
5D оптична памет: революция в съхранението на данни
Друго експериментално хранилище принадлежи на разработчици от университета в Саутхемптън, Англия. В опит да създадат иновативна цифрова система за съхранение, която може да издържи милиони години, учените са разработили процес за запис на данни върху малък кварцов диск, който се основава на фемтосекунден импулсен запис. Системата за съхранение е предназначена за архивиране и студено съхранение на големи обеми данни и се описва като петизмерно съхранение.
Защо петизмерен? Факт е, че информацията е кодирана на няколко слоя, включително обичайните три измерения. Към тези измерения се добавят още две — размер и ориентация на наноточки. Капацитетът на данни, който може да се запише на такъв мини-диск, е до 100 петабайта, а животът на съхранение е 13,8 милиарда години при температури до 190°C. Максималната температура на нагряване, която дискът издържа е 982 °C. Накратко... практически е вечен!
Работата на Университета в Саутхемптън наскоро привлече вниманието на Microsoft, чиято програма за облачно съхранение Project Silica има за цел да преосмисли настоящите технологии за съхранение. Според „малките меки“ прогнози до 2023 г. повече от 100 зетабайта информация ще се съхраняват в облаци, така че дори широкомащабните системи за съхранение ще се сблъскат с трудности.
За повече информация относно продуктите на Kingston Technology, моля посетете официалния уебсайт на компанията.
Източник: www.habr.com