Nekoliko decenija napredak u tehnologiji skladištenja se prvenstveno meri u smislu kapaciteta skladištenja i brzine čitanja/pisanja podataka. Vremenom su ovi parametri evaluacije dopunjeni tehnologijama i metodologijama koje HDD i SSD diskove čine pametnijim, fleksibilnijim i lakšim za upravljanje. Svake godine proizvođači pogona tradicionalno nagovještavaju da će se tržište velikih podataka promijeniti, a 2020. nije izuzetak. IT lideri sve više traže efikasne načine za skladištenje i upravljanje ogromnim količinama podataka, i ponovo se obavezuju da će promijeniti kurs sistema za skladištenje podataka. U ovom članku prikupili smo najnaprednije tehnologije za pohranu informacija, a govorit ćemo i o konceptima futurističkih uređaja za pohranu koji tek trebaju pronaći svoju fizičku implementaciju.
Softverski definirane mreže za pohranu podataka
Kada je riječ o automatizaciji, fleksibilnosti i povećanom kapacitetu skladištenja u kombinaciji s povećanom efikasnošću osoblja, sve više preduzeća razmatra prelazak na takozvane softverski definirane mreže za pohranu podataka ili SDS (Software-Defined Storage).
Ključna karakteristika SDS tehnologije je odvajanje hardvera od softvera: to znači . Dodatno, za razliku od konvencionalnih sistema za skladištenje podataka (NAS) ili mreže za skladištenje podataka (SAN), SDS je dizajniran da radi na bilo kom standardnom x86 sistemu. Vrlo često, cilj implementacije SDS-a je poboljšanje operativnih troškova (OpEx) dok zahtijeva manje administrativnih napora.
Kapacitet za skladištenje HDD-a će se povećati na 32 TB
Tradicionalni magnetni uređaji za skladištenje uopšte nisu mrtvi, već tek doživljavaju tehnološku renesansu. Moderni HDD-ovi već mogu ponuditi korisnicima do 16 TB memorije podataka. U narednih pet godina ovaj kapacitet će se udvostručiti. U isto vrijeme, hard diskovi će i dalje biti najpristupačnije skladište sa slučajnim pristupom i zadržat će primat u cijeni po gigabajtu diskovnog prostora u godinama koje dolaze.
Povećanje kapaciteta će se zasnivati na već poznatim tehnologijama:
- Helijumski pogoni (helijum smanjuje aerodinamički otpor i turbulenciju, omogućavajući ugradnju više magnetnih ploča u pogon; proizvodnja toplote i potrošnja energije se ne povećavaju);
- Termomagnetski pogoni (ili HAMR HDD, čija se pojava očekuje 2021. godine i izgrađena je na principu mikrotalasnog snimanja podataka, kada se dio diska zagrijava laserom i remagnetizira);
- HDD zasnovan na popločanom snimanju (ili SMR drajvovima, gdje se tragovi podataka postavljaju jedan na drugi, u popločanom formatu; ovo osigurava visoku gustoću snimanja informacija).
Helijumski diskovi su posebno traženi u centrima podataka u oblaku, a SMR HDD-ovi su optimalni za skladištenje velikih arhiva i biblioteka podataka, pristup i ažuriranje podataka koji nisu potrebni često. Takođe su idealni za pravljenje rezervnih kopija.
NVMe diskovi će postati još brži
Prvi SSD diskovi bili su povezani na matične ploče preko SATA ili SAS interfejsa, ali su ova sučelja razvijena prije više od 10 godina za magnetne HDD diskove. Moderni NVMe protokol je mnogo moćniji komunikacijski protokol dizajniran za sisteme koji pružaju veliku brzinu obrade podataka. Kao rezultat toga, na prijelazu iz 2019. u 2020. vidimo ozbiljan pad cijena NVMe SSD-ova, koji postaju dostupni svim klasama korisnika. U korporativnom segmentu, NVMe rješenja posebno cijene ona preduzeća koja trebaju analizirati velike podatke u realnom vremenu.
Kompanije poput Kingstona i Samsunga već su pokazale šta poslovni korisnici mogu očekivati u 2020. godini: svi čekamo da NVMe SSD-ovi koji podržavaju PCIe 4.0 dodaju još veću brzinu obrade podataka u podatkovni centar. Deklarisane performanse novih proizvoda su 4,8 GB/s, a to je daleko od ograničenja. Sljedeće generacije će moći da obezbedi protok od 7 GB/s.
Zajedno sa NVMe-oF (ili NVMe over Fabrics) specifikacijom, organizacije će moći da kreiraju mreže za skladištenje visokih performansi sa minimalnim kašnjenjem koje će se snažno nadmetati sa DAS (ili Direct-attached storage) centrima podataka. Istovremeno, korišćenjem NVMe-oF, I/O operacije se obrađuju efikasnije, dok je latencija uporediva sa DAS sistemima. Analitičari predviđaju da će se implementacija sistema koji rade na NVMe-oF protokolu brzo ubrzati 2020. godine.
Hoće li QLC memorija konačno raditi?
Quad Level Cell (QLC) NAND fleš memorija će takođe imati sve veću popularnost na tržištu. QLC je predstavljen 2019. godine i stoga je imao minimalnu primjenu na tržištu. Ovo će se promijeniti 2020., posebno među kompanijama koje su usvojile LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) tehnologiju kako bi prevazišle inherentne izazove QLC-a.
Prema prognozama analitičara, rast prodaje SSD diskova baziranih na QLC ćelijama će porasti za 10%, dok će TLC rješenja “zauzeti” 85% tržišta. Šta god da se kaže, QLC SSD je i dalje daleko u zaostatku u performansama u odnosu na TLC SSD i neće postati osnova za data centre u narednih pet godina.
Istovremeno, očekuje se da će cijena NAND flash memorije porasti 2020. godine, tako da se dobavljač SSD kontrolera Phison, na primjer, kladi da će rastuće cijene na kraju gurnuti potrošačko SSD tržište prema 4-bitnoj flash -QLC NAND memoriji. Inače, Intel planira lansirati 144-slojna QLC rješenja (umjesto 96-slojnih proizvoda). Pa... čini se da idemo ka daljoj marginalizaciji HDD-a.
SCM memorija: brzina blizu DRAM-a
Široko usvajanje SCM (Storage Class Memory) memorije se predviđa već nekoliko godina, a 2020. bi mogla biti polazna tačka da se ova predviđanja konačno ostvare. Iako su Intel Optane, Toshiba XL-Flash i Samsung Z-SSD memorijski moduli već ušli na poslovno tržište, njihov izgled nije izazvao neodoljivu reakciju.
Intelov uređaj kombinuje karakteristike brzog, ali nestabilnog DRAM-a sa sporijim, ali upornim NAND skladištem. Ova kombinacija ima za cilj da poboljša sposobnost korisnika da rade sa velikim skupovima podataka, obezbeđujući i DRAM brzinu i NAND kapacitet. SCM memorija nije samo brža od alternativa zasnovanih na NAND-u: deset puta je brža. Latencija je mikrosekunde, a ne milisekunde.
Tržišni stručnjaci napominju da će centri podataka koji planiraju koristiti SCM biti ograničeni činjenicom da će ova tehnologija raditi samo na serverima koji koriste Intel Cascade Lake procesore. Međutim, po njihovom mišljenju, to neće biti kamen spoticanja da se zaustavi talas nadogradnji postojećih data centara kako bi se obezbedile velike brzine obrade.
Od dogledne stvarnosti do daleke budućnosti
Za većinu korisnika skladištenje podataka ne uključuje osjećaj „kapacitivnog Armagedona“. Ali razmislite o tome: 3,7 milijardi ljudi koji trenutno koriste internet generišu oko 2,5 kvintiliona bajtova podataka svaki dan. Da bi se zadovoljila ova potreba, potrebno je sve više i više data centara.
Prema statistikama, do 2025. godine svijet je spreman za obradu 160 Zetabyte podataka godišnje (to je više bajtova nego zvijezda u vidljivom Univerzumu). Vjerovatno ćemo u budućnosti morati pokriti svaki kvadratni metar planete Zemlje podatkovnim centrima, inače se korporacije jednostavno neće moći prilagoditi tako velikom rastu informacija. Ili... morat ćete se odreći nekih podataka. Međutim, postoji nekoliko potencijalno interesantnih tehnologija koje bi mogle riješiti sve veći problem preopterećenja informacijama.
Struktura DNK kao osnova za buduće skladištenje podataka
Ne samo IT korporacije traže nove načine skladištenja i obrade informacija, već i mnogi naučnici. Globalni zadatak je osigurati očuvanje informacija hiljadama godina. Istraživači sa ETH Ciriha, Švajcarska, veruju da se rešenje mora naći u organskom sistemu za skladištenje podataka koji postoji u svakoj živoj ćeliji: DNK. I što je najvažnije, ovaj sistem je "izmišljen" mnogo prije pojave kompjutera.
DNK lanci su veoma složeni, kompaktni i neverovatno gusti kao nosioci informacija: prema naučnicima, 455 eksabajta podataka može biti zabeleženo u gram DNK, pri čemu je 1 ebajt ekvivalent milijardi gigabajta. Prvi eksperimenti su već omogućili snimanje 83 KB informacija u DNK, nakon čega je profesor na Odsjeku za hemiju i biološke nauke Robert Grass iznio ideju da se u novoj deceniji medicinska oblast treba tješnje udružiti sa IT struktura za zajednički razvoj u oblasti tehnologije snimanja i skladištenja podataka.
Prema naučnicima, organski uređaji za skladištenje podataka zasnovani na DNK lancima mogu da čuvaju informacije do milion godina i da ih tačno pruže na prvi zahtev. Moguće je da će se za nekoliko decenija većina diskova boriti upravo za ovu priliku: mogućnost pouzdanog i prostranog skladištenja podataka na duže vrijeme.
Švajcarci nisu jedini koji rade na sistemima za skladištenje zasnovanim na DNK. Ovo pitanje se postavlja od 1953. godine, kada je Francis Crick otkrio dvostruku spiralu DNK. Ali u tom trenutku čovječanstvo jednostavno nije imalo dovoljno znanja za takve eksperimente. Tradicionalno razmišljanje o skladištenju DNK fokusiralo se na sintezu novih molekula DNK; usklađivanje niza bitova sa sekvencom od četiri para baza DNK i stvaranje dovoljno molekula da predstavljaju sve brojeve koje je potrebno pohraniti. Tako su u ljeto 2019. godine inženjeri kompanije CATALOG uspjeli da zabilježe 16 GB Wikipedije na engleskom jeziku u DNK stvorenu od sintetičkih polimera. Problem je što je ovaj proces spor i skup, što predstavlja značajno usko grlo kada je u pitanju skladištenje podataka.
Ne samo DNK...: molekularni uređaji za skladištenje
Istraživači sa Univerziteta Brown (SAD) kažu da molekul DNK nije jedina opcija za molekularno skladištenje podataka do milion godina. Metaboliti male molekularne težine također mogu djelovati kao organsko skladište. Kada se informacija upiše u skup metabolita, molekuli počinju međusobno komunicirati i stvaraju nove električno neutralne čestice koje sadrže podatke zabilježene u njima.
Inače, istraživači se tu nisu zaustavili i proširili skup organskih molekula, što je omogućilo povećanje gustine snimljenih podataka. Čitanje takvih informacija moguće je putem hemijske analize. Jedina negativna je ta što implementacija ovakvog uređaja za organsko skladištenje još nije moguća u praksi, van laboratorijskih uslova. Ovo je samo razvoj za budućnost.
5D optička memorija: revolucija u skladištenju podataka
Još jedno eksperimentalno spremište pripada programerima sa Univerziteta Southampton, Engleska. U nastojanju da stvore inovativni digitalni sistem za skladištenje koji može trajati milionima godina, naučnici su razvili proces za snimanje podataka na sićušni kvarcni disk koji se zasniva na snimanju femtosekundnih impulsa. Sistem skladištenja je dizajniran za arhiviranje i hladno skladištenje velikih količina podataka i opisan je kao petodimenzionalno skladištenje.
Zašto petodimenzionalni? Činjenica je da su informacije kodirane u nekoliko slojeva, uključujući uobičajene tri dimenzije. Ovim dimenzijama se dodaju još dvije — veličina i orijentacija nanotačka. Kapacitet podataka koji se može snimiti na takav mini-disk je do 100 petabajta, a životni vek skladištenja je 13,8 milijardi godina na temperaturama do 190°C. Maksimalna temperatura grijanja koju disk može izdržati je 982 °C. Ukratko... praktično je vječno!
Rad Univerziteta u Sautemptonu nedavno je privukao pažnju Microsofta, čiji program za skladištenje podataka u oblaku Project Silica ima za cilj da preispita trenutne tehnologije skladištenja podataka. Prema "malim-mekim" prognozama, do 2023. više od 100 Zetabajta informacija će biti pohranjeno u oblaku, tako da će se čak i sistemi za skladištenje velikih razmjera suočiti s poteškoćama.
Za više informacija o Kingston Technology proizvodima, posjetite službenu web stranicu kompanije.
izvor: www.habr.com