Ers sawl degawd, mae cynnydd mewn technoleg storio wedi'i fesur yn bennaf o ran cynhwysedd storio a chyflymder darllen/ysgrifennu data. Dros amser, mae'r paramedrau gwerthuso hyn wedi'u hategu gan dechnolegau a methodolegau sy'n gwneud gyriannau HDD ac SSD yn ddoethach, yn fwy hyblyg ac yn haws eu rheoli. Bob blwyddyn, mae gweithgynhyrchwyr gyriant yn draddodiadol yn awgrymu y bydd y farchnad ddata fawr yn newid, ac nid yw 2020 yn eithriad. Mae arweinwyr TG yn chwilio fwyfwy am ffyrdd effeithlon o storio a rheoli symiau enfawr o ddata, ac unwaith eto yn addo newid cwrs systemau storio. Yn yr erthygl hon, rydym wedi casglu'r technolegau mwyaf datblygedig ar gyfer storio gwybodaeth, a byddwn hefyd yn siarad am y cysyniadau o ddyfeisiau storio dyfodolaidd sydd eto i ddod o hyd i'w gweithrediad corfforol.
Rhwydweithiau Storio Diffiniedig gan Feddalwedd
O ran awtomeiddio, hyblygrwydd a mwy o gapasiti storio ynghyd â mwy o effeithlonrwydd staff, mae mwy a mwy o fentrau'n ystyried newid i'r hyn a elwir yn rwydweithiau storio a ddiffinnir gan feddalwedd neu SDS (Storio Wedi'i Ddiffinio gan Feddalwedd).
Nodwedd allweddol technoleg SDS yw gwahanu caledwedd oddi wrth feddalwedd: hynny yw, mae'n ei olygu . Yn ogystal, yn wahanol i storio confensiynol sy'n gysylltiedig â rhwydwaith (NAS) neu systemau rhwydwaith ardal storio (SAN), mae SDS wedi'i gynllunio i redeg ar unrhyw system x86 safonol. Yn aml iawn, nod defnyddio SDS yw gwella costau gweithredu (OpEx) tra'n gofyn am lai o ymdrech weinyddol.
Bydd gallu gyriannau HDD yn cynyddu i 32 TB
Nid yw dyfeisiau storio magnetig traddodiadol yn farw o gwbl, ond yn hytrach yn profi adfywiad technolegol. Gall HDDs modern eisoes gynnig hyd at 16 TB o storfa ddata i ddefnyddwyr. Dros y pum mlynedd nesaf, bydd y capasiti hwn yn dyblu. Ar yr un pryd, bydd gyriannau disg caled yn parhau i fod y storfa mynediad hap mwyaf fforddiadwy a byddant yn cadw eu huchafiaeth mewn pris fesul gigabeit o ofod disg am flynyddoedd lawer i ddod.
Bydd y cynnydd mewn capasiti yn seiliedig ar dechnolegau sydd eisoes yn hysbys:
- Gyriannau heliwm (mae heliwm yn lleihau llusgo a chynnwrf aerodynamig, gan ganiatáu gosod mwy o blatiau magnetig yn y gyriant; nid yw cynhyrchu gwres a defnydd pŵer yn cynyddu);
- Gyriannau thermomagnetig (neu HAMR HDD, y disgwylir eu hymddangosiad yn 2021 ac sydd wedi'i adeiladu ar yr egwyddor o gofnodi data microdon, pan fydd rhan o'r ddisg yn cael ei gwresogi gan laser a'i hailmagneteiddio);
- HDD yn seiliedig ar recordiad teils (neu yriannau SMR, lle gosodir traciau data ar ben ei gilydd, mewn fformat teils; mae hyn yn sicrhau dwysedd uchel o gofnodi gwybodaeth).
Mae galw arbennig am gyriannau heliwm mewn canolfannau data cwmwl, ac mae SMR HDDs yn optimaidd ar gyfer storio archifau mawr a llyfrgelloedd data, cyrchu a diweddaru data nad oes ei angen yn aml iawn. Maent hefyd yn ddelfrydol ar gyfer creu copïau wrth gefn.
Bydd gyriannau NVMe yn dod yn gyflymach fyth
Roedd y gyriannau SSD cyntaf wedi'u cysylltu â mamfyrddau trwy'r rhyngwyneb SATA neu SAS, ond datblygwyd y rhyngwynebau hyn fwy na 10 mlynedd yn ôl ar gyfer gyriannau HDD magnetig. Mae'r protocol NVMe modern yn brotocol cyfathrebu llawer mwy pwerus sydd wedi'i gynllunio ar gyfer systemau sy'n darparu cyflymder prosesu data uchel. O ganlyniad, ar droad 2019-2020 gwelwn ostyngiad difrifol mewn prisiau ar gyfer NVMe SSDs, sy'n dod ar gael i unrhyw ddosbarth o ddefnyddwyr. Yn y segment corfforaethol, mae datrysiadau NVMe yn cael eu gwerthfawrogi'n arbennig gan y mentrau hynny y mae angen iddynt ddadansoddi data mawr mewn amser real.
Mae cwmnïau fel Kingston a Samsung eisoes wedi dangos yr hyn y gall defnyddwyr menter ei ddisgwyl yn 2020: rydyn ni i gyd yn aros i NVMe SSDs PCIe 4.0 ychwanegu hyd yn oed mwy o gyflymder prosesu data i'r ganolfan ddata. Perfformiad datganedig y cynhyrchion newydd yw 4,8 GB/s, ac mae hyn ymhell o'r terfyn. Y cenedlaethau nesaf yn gallu darparu trwygyrch o 7 GB/s.
Ynghyd â manyleb NVMe-oF (neu NVMe over Fabrics), bydd sefydliadau'n gallu creu rhwydweithiau storio perfformiad uchel gydag ychydig iawn o hwyrni a fydd yn cystadlu'n gryf â chanolfannau data DAS (neu storfa gysylltiedig Uniongyrchol). Ar yr un pryd, gan ddefnyddio NVMe-oF, mae gweithrediadau I/O yn cael eu prosesu'n fwy effeithlon, tra bod yr hwyrni yn debyg i systemau DAS. Mae dadansoddwyr yn rhagweld y bydd y defnydd o systemau sy'n rhedeg ar y protocol NVMe-oF yn cyflymu'n gyflym yn 2020.
A fydd cof QLC yn gweithio o'r diwedd?
Bydd cof fflach NAND Quad Level Cell (QLC) hefyd yn gweld poblogrwydd cynyddol yn y farchnad. Cyflwynwyd QLC yn 2019 ac felly ychydig iawn o fabwysiadu sydd wedi'i gael yn y farchnad. Bydd hyn yn newid yn 2020, yn enwedig ymhlith cwmnïau sydd wedi mabwysiadu technoleg LightOS Global Flash Translation Hayer (GFTL) i oresgyn heriau cynhenid QLC.
Yn ôl rhagolygon dadansoddwyr, bydd twf gwerthiant gyriannau SSD yn seiliedig ar gelloedd QLC yn cynyddu 10%, tra bydd atebion TLC yn “dal” 85% o'r farchnad. Beth bynnag y gall rhywun ei ddweud, mae QLC SSD yn dal i fod ymhell ar ei hôl hi mewn perfformiad o'i gymharu â TLC SSD ac ni fydd yn dod yn sail i ganolfannau data yn y pum mlynedd nesaf.
Ar yr un pryd, disgwylir i gost cof fflach NAND godi yn 2020, felly mae gwerthwr rheolwr SSD Phison, er enghraifft, yn betio y bydd prisiau cynyddol yn y pen draw yn gwthio marchnad SSD defnyddwyr tuag at gof fflach 4-bit -QLC NAND. Gyda llaw, mae Intel yn bwriadu lansio datrysiadau QLC 144-haen (yn lle cynhyrchion 96-haen). Wel... mae'n ymddangos ein bod yn mynd i gael gwared ar HDDs ymhellach.
Cof SCM: cyflymder yn agos at DRAM
Mae mabwysiadu cof SCM (Cof Dosbarth Storio) yn eang wedi'i ragweld ers sawl blwyddyn, a gallai 2020 fod yn fan cychwyn i'r rhagfynegiadau hyn ddod yn wir o'r diwedd. Er bod modiwlau cof Intel Optane, Toshiba XL-Flash a Samsung Z-SSD eisoes wedi mynd i mewn i'r farchnad fenter, nid yw eu hymddangosiad wedi achosi adwaith llethol.
Mae dyfais Intel yn cyfuno nodweddion DRAM cyflym ond ansefydlog gyda storfa NAND arafach ond parhaus. Nod y cyfuniad hwn yw gwella gallu defnyddwyr i weithio gyda setiau data mawr, gan ddarparu cyflymder DRAM a gallu NAND. Nid yw cof SCM yn gyflymach na dewisiadau amgen sy'n seiliedig ar NAND yn unig: mae ddeg gwaith yn gyflymach. Microeiliadau yw'r hwyrni, nid milieiliadau.
Mae arbenigwyr y farchnad yn nodi y bydd canolfannau data sy'n bwriadu defnyddio SCM yn cael eu cyfyngu gan y ffaith mai dim ond ar weinyddion sy'n defnyddio proseswyr Intel Cascade Lake y bydd y dechnoleg hon yn gweithio. Fodd bynnag, yn eu barn hwy, ni fydd hyn yn faen tramgwydd i atal y don o uwchraddio canolfannau data presennol er mwyn darparu cyflymder prosesu uchel.
O'r realiti rhagweladwy i'r dyfodol pell
I'r mwyafrif o ddefnyddwyr, nid yw storio data yn cynnwys ymdeimlad o “Armageddon capacitive.” Ond meddyliwch am y peth: mae'r 3,7 biliwn o bobl sy'n defnyddio'r Rhyngrwyd ar hyn o bryd yn cynhyrchu tua 2,5 pum miliwn beit o ddata bob dydd. I ddiwallu'r angen hwn, mae angen mwy a mwy o ganolfannau data.
Yn ôl yr ystadegau, erbyn 2025 mae'r byd yn barod i brosesu 160 Zetabytes o ddata y flwyddyn (mae hynny'n fwy o beit na sêr yn y Bydysawd arsylladwy). Mae'n debygol yn y dyfodol y bydd yn rhaid i ni orchuddio pob metr sgwâr o blaned y Ddaear gyda chanolfannau data, fel arall ni fydd corfforaethau'n gallu addasu i dwf mor uchel mewn gwybodaeth. Neu... bydd yn rhaid i chi roi'r gorau i rywfaint o ddata. Fodd bynnag, mae yna nifer o dechnolegau a allai fod yn ddiddorol a allai ddatrys y broblem gynyddol o orlwytho gwybodaeth.
Strwythur DNA fel sail ar gyfer storio data yn y dyfodol
Nid yn unig mae corfforaethau TG yn chwilio am ffyrdd newydd o storio a phrosesu gwybodaeth, ond hefyd llawer o wyddonwyr. Y dasg fyd-eang yw sicrhau bod gwybodaeth yn cael ei chadw am filoedd o flynyddoedd. Mae ymchwilwyr o ETH Zurich, y Swistir, yn credu bod yn rhaid dod o hyd i'r ateb mewn system storio data organig sy'n bodoli ym mhob cell fyw: DNA. Ac yn bwysicaf oll, cafodd y system hon ei “ddyfeisio” ymhell cyn dyfodiad y cyfrifiadur.
Mae llinynnau DNA yn gymhleth iawn, yn gryno ac yn hynod o drwchus fel cludwyr gwybodaeth: yn ôl gwyddonwyr, gellir cofnodi 455 Exabytes o ddata mewn gram o DNA, lle mae 1 Ebyte yn cyfateb i biliwn gigabeit. Mae'r arbrofion cyntaf eisoes wedi'i gwneud hi'n bosibl cofnodi 83 KB o wybodaeth mewn DNA, ac ar ôl hynny mynegodd athro yn yr Adran Cemeg a Gwyddorau Biolegol, Robert Grass, y syniad bod angen i'r maes meddygol uno'n agosach yn y degawd newydd. y strwythur TG ar gyfer datblygiadau ar y cyd ym maes technolegau cofnodi a storio data.
Yn ôl gwyddonwyr, gallai dyfeisiau storio data organig yn seiliedig ar gadwyni DNA storio gwybodaeth am hyd at filiwn o flynyddoedd a'i darparu'n gywir ar y cais cyntaf. Mae'n bosibl, mewn ychydig ddegawdau, y bydd y rhan fwyaf o yrwyr yn cael trafferth am y cyfle hwn yn union: y gallu i storio data yn ddibynadwy ac yn gapacious am amser hir.
Nid y Swistir yw'r unig rai sy'n gweithio ar systemau storio sy'n seiliedig ar DNA. Mae'r cwestiwn hwn wedi'i godi ers 1953, pan ddarganfu Francis Crick yr helics dwbl o DNA. Ond ar y foment honno, yn syml, nid oedd gan ddynoliaeth ddigon o wybodaeth ar gyfer arbrofion o'r fath. Mae meddwl traddodiadol mewn storio DNA wedi canolbwyntio ar synthesis moleciwlau DNA newydd; paru dilyniant o ddarnau â dilyniant o bedwar pâr o fasau DNA a chreu digon o foleciwlau i gynrychioli'r holl rifau sydd angen eu storio. Felly, yn ystod haf 2019, llwyddodd peirianwyr o'r cwmni CATALOG i gofnodi 16 GB o Wikipedia Saesneg yn DNA a grëwyd o bolymerau synthetig. Y broblem yw bod y broses hon yn araf ac yn ddrud, sy'n dagfa sylweddol o ran storio data.
Nid DNA yn unig...: dyfeisiau storio moleciwlaidd
Dywed ymchwilwyr o Brifysgol Brown (UDA) nad y moleciwl DNA yw'r unig opsiwn ar gyfer storio data yn foleciwlaidd am hyd at filiwn o flynyddoedd. Gall metabolion pwysau moleciwlaidd isel hefyd weithredu fel storfa organig. Pan ysgrifennir gwybodaeth i set o fetabolion, mae'r moleciwlau'n dechrau rhyngweithio â'i gilydd ac yn cynhyrchu gronynnau trydanol niwtral newydd sy'n cynnwys y data a gofnodwyd ynddynt.
Gyda llaw, ni stopiodd yr ymchwilwyr yno ac ehangodd y set o foleciwlau organig, a oedd yn ei gwneud hi'n bosibl cynyddu dwysedd y data a gofnodwyd. Mae darllen gwybodaeth o'r fath yn bosibl trwy ddadansoddiad cemegol. Yr unig negyddol yw nad yw gweithredu dyfais storio organig o'r fath yn bosibl eto yn ymarferol, y tu allan i amodau labordy. Datblygiad ar gyfer y dyfodol yn unig yw hyn.
Cof optegol 5D: chwyldro mewn storio data
Mae ystorfa arbrofol arall yn perthyn i ddatblygwyr o Brifysgol Southampton, Lloegr. Mewn ymdrech i greu system storio ddigidol arloesol a all bara am filiynau o flynyddoedd, mae gwyddonwyr wedi datblygu proses ar gyfer cofnodi data ar ddisg cwarts bach sy'n seiliedig ar gofnodi curiad y galon femtosecond. Mae'r system storio wedi'i chynllunio ar gyfer archifo a storio llawer iawn o ddata yn oer ac fe'i disgrifir fel storfa pum dimensiwn.
Pam pum-dimensiwn? Y ffaith yw bod gwybodaeth wedi'i hamgodio mewn sawl haen, gan gynnwys y tri dimensiwn arferol. At y dimensiynau hyn ychwanegir dau arall - maint a chyfeiriadedd nanodot. Y gallu data y gellir ei gofnodi ar yriant mini o'r fath yw hyd at 100 Petabytes, ac mae'r oes storio yn 13,8 biliwn o flynyddoedd ar dymheredd hyd at 190 ° C. Y tymheredd gwresogi uchaf y gall y ddisg ei wrthsefyll yw 982 ° C. Yn fyr... mae bron yn dragwyddol!
Yn ddiweddar, mae gwaith Prifysgol Southampton wedi dal sylw Microsoft, y mae ei raglen storio cwmwl Project Silica yn bwriadu ailfeddwl am dechnolegau storio cyfredol. Yn ôl rhagolygon “bach-meddal”, erbyn 2023 bydd mwy na 100 Zetabytes o wybodaeth yn cael eu storio mewn cymylau, felly bydd hyd yn oed systemau storio ar raddfa fawr yn wynebu anawsterau.
I gael rhagor o wybodaeth am gynhyrchion Kingston Technology, ewch i wefan swyddogol y cwmni.
Ffynhonnell: hab.com