I flere årtier er fremskridt inden for lagerteknologi primært blevet målt i form af lagerkapacitet og data læse/skrivehastighed. Over tid er disse evalueringsparametre blevet suppleret med teknologier og metoder, der gør HDD- og SSD-drev smartere, mere fleksible og nemmere at administrere. Hvert år antyder drevproducenter traditionelt, at big data-markedet vil ændre sig, og 2020 er ingen undtagelse. IT-ledere leder i stigende grad efter effektive måder at opbevare og administrere enorme mængder data på og lover endnu en gang at ændre kursen for lagersystemer. I denne artikel har vi samlet de mest avancerede teknologier til lagring af information, og vi vil også tale om koncepterne for futuristiske lagerenheder, der endnu ikke har fundet deres fysiske implementering.
Softwaredefinerede lagernetværk
Når det kommer til automatisering, fleksibilitet og øget lagerkapacitet kombineret med øget personaleeffektivitet, overvejer flere og flere virksomheder at skifte til såkaldte softwaredefinerede lagernetværk eller SDS (Software-Defined Storage).
Nøglefunktionen ved SDS-teknologi er adskillelsen af hardware fra software: det vil sige, det betyder . Derudover er SDS designet til at køre på ethvert standard x86-system, i modsætning til konventionelle NAS- eller SAN-systemer (Network Attached Storage). Ganske ofte er målet med at implementere et SDS at forbedre driftsomkostningerne (OpEx), mens det kræver mindre administrativ indsats.
Kapaciteten af HDD-drev vil stige til 32 TB
Traditionelle magnetiske lagringsenheder er slet ikke døde, men oplever blot en teknologisk renæssance. Moderne HDD'er kan allerede tilbyde brugere op til 16 TB datalagring. I løbet af de næste fem år vil denne kapacitet fordobles. Samtidig vil harddiske fortsat være det mest overkommelige lager med tilfældig adgang og vil bevare deres forrang i pris pr. gigabyte diskplads i mange år fremover.
Kapacitetsforøgelsen vil være baseret på allerede kendte teknologier:
- Helium-drev (helium reducerer aerodynamisk modstand og turbulens, hvilket gør det muligt at installere flere magnetiske plader i drevet; varmeproduktion og strømforbrug øges ikke);
- Termomagnetiske drev (eller HAMR HDD, hvis udseende forventes i 2021 og er bygget på princippet om mikrobølgedataoptagelse, når en del af disken opvarmes af en laser og remagnetiseres);
- HDD baseret på flisebelagt optagelse (eller SMR-drev, hvor dataspor er placeret oven på hinanden, i et fliseformat; dette sikrer høj tæthed af informationsoptagelse).
Helium-drev er især efterspurgt i cloud-datacentre, og SMR HDD'er er optimale til lagring af store arkiver og databiblioteker, adgang til og opdatering af data, der ikke er påkrævet særlig ofte. De er også ideelle til at lave sikkerhedskopier.
NVMe-drev bliver endnu hurtigere
De første SSD-drev blev forbundet til bundkort via SATA- eller SAS-grænsefladen, men disse grænseflader blev udviklet for mere end 10 år siden til magnetiske HDD-drev. Den moderne NVMe-protokol er en meget mere kraftfuld kommunikationsprotokol designet til systemer, der giver høj databehandlingshastighed. Som følge heraf ser vi ved årsskiftet 2019-2020 et alvorligt fald i priserne for NVMe SSD'er, som er ved at blive tilgængelige for enhver klasse af brugere. I virksomhedssegmentet er NVMe-løsninger særligt værdsat af de virksomheder, der har brug for at analysere big data i realtid.
Virksomheder som Kingston og Samsung har allerede vist, hvad virksomhedsbrugere kan forvente i 2020: Vi venter alle på PCIe 4.0-aktiverede NVMe SSD'er for at tilføje endnu mere databehandlingshastighed til datacentret. Den deklarerede ydeevne for de nye produkter er 4,8 GB/s, og det er langt fra grænsen. Næste generationer vil kunne give en gennemstrømning på 7 GB/s.
Sammen med NVMe-oF (eller NVMe over Fabrics) specifikationen vil organisationer være i stand til at skabe højtydende lagringsnetværk med minimal latenstid, der vil konkurrere stærkt med DAS (eller Direct-attached storage) datacentre. Samtidig behandles I/O-operationer ved hjælp af NVMe-oF mere effektivt, mens latensen er sammenlignelig med DAS-systemer. Analytikere forudser, at implementeringen af systemer, der kører på NVMe-oF-protokollen, hurtigt vil accelerere i 2020.
Vil QLC-hukommelse endelig fungere?
Quad Level Cell (QLC) NAND-flashhukommelse vil også se stigende popularitet på markedet. QLC blev introduceret i 2019 og har derfor haft minimal adoption på markedet. Dette vil ændre sig i 2020, især blandt virksomheder, der har taget LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) teknologi til sig for at overvinde de iboende udfordringer ved QLC.
Ifølge analytikernes prognoser vil salgsvæksten for SSD-drev baseret på QLC-celler stige med 10%, mens TLC-løsninger vil "erobre" 85% af markedet. Uanset hvad man kan sige, så er QLC SSD stadig langt bagud i ydeevne sammenlignet med TLC SSD og vil ikke blive grundlaget for datacentre i de næste fem år.
Samtidig forventes omkostningerne til NAND-flash-hukommelse at stige i 2020, så SSD-controller-leverandøren Phison, for eksempel, satser på, at stigende priser i sidste ende vil presse forbruger-SSD-markedet mod 4-bit flash -QLC NAND-hukommelse. Intel planlægger i øvrigt at lancere 144-lags QLC-løsninger (i stedet for 96-lags produkter). Nå... det ser ud til, at vi er på vej mod yderligere marginalisering af HDD'er.
SCM-hukommelse: hastighed tæt på DRAM
Den udbredte anvendelse af SCM (Storage Class Memory)-hukommelse er blevet forudsagt i flere år, og 2020 kan være udgangspunktet for, at disse forudsigelser endelig går i opfyldelse. Mens Intel Optane, Toshiba XL-Flash og Samsung Z-SSD hukommelsesmoduler allerede er kommet ind på virksomhedsmarkedet, har deres udseende ikke forårsaget en overvældende reaktion.
Intels enhed kombinerer egenskaberne ved hurtig, men ustabil DRAM med langsommere, men vedvarende NAND-lagring. Denne kombination har til formål at forbedre brugernes evne til at arbejde med store datasæt ved at levere både DRAM-hastighed og NAND-kapacitet. SCM-hukommelse er ikke bare hurtigere end NAND-baserede alternativer: den er ti gange hurtigere. Latensen er mikrosekunder, ikke millisekunder.
Markedseksperter bemærker, at datacentre, der planlægger at bruge SCM, vil være begrænset af det faktum, at denne teknologi kun vil fungere på servere, der bruger Intel Cascade Lake-processorer. Men efter deres mening vil dette ikke være en stopklods for at stoppe bølgen af opgraderinger til eksisterende datacentre for at give høje behandlingshastigheder.
Fra den overskuelige virkelighed til en fjern fremtid
For de fleste brugere involverer datalagring ikke en følelse af "kapacitiv Armageddon." Men tænk over det: De 3,7 milliarder mennesker, der i øjeblikket bruger internettet, genererer omkring 2,5 kvintillion bytes data hver dag. For at imødekomme dette behov er der brug for flere og flere datacentre.
Ifølge statistikker er verden i 2025 klar til at behandle 160 Zetabyte data om året (det er flere bytes end stjerner i det observerbare univers). Det er sandsynligt, at vi i fremtiden bliver nødt til at dække hver kvadratmeter af planeten Jorden med datacentre, ellers vil virksomheder simpelthen ikke være i stand til at tilpasse sig så høj en vækst i information. Eller... du bliver nødt til at opgive nogle data. Der er dog flere potentielt interessante teknologier, der kan løse det voksende problem med informationsoverbelastning.
DNA-struktur som grundlag for fremtidig datalagring
Ikke kun it-selskaber leder efter nye måder at opbevare og behandle information på, men også mange videnskabsmænd. Den globale opgave er at sikre bevaring af information i tusinder af år. Forskere fra ETH Zürich, Schweiz, mener, at løsningen skal findes i et organisk datalagringssystem, der findes i enhver levende celle: DNA. Og vigtigst af alt blev dette system "opfundet" længe før computerens fremkomst.
DNA-strenge er meget komplekse, kompakte og utrolig tætte som informationsbærere: Ifølge videnskabsmænd kan 455 exabyte data registreres i et gram DNA, hvor 1 Ebyte svarer til en milliard gigabyte. De første forsøg har allerede gjort det muligt at registrere 83 KB information i DNA, hvorefter en underviser ved Institut for Kemi og Biologiske Fag, Robert Grass, gav udtryk for, at det medicinske område i det nye årti skal forene sig tættere med IT-strukturen for fælles udviklinger inden for registreringsteknologier og datalagring.
Ifølge videnskabsmænd kan organiske datalagringsenheder baseret på DNA-kæder gemme information i op til en million år og nøjagtigt levere den ved den første anmodning. Det er muligt, at de fleste drev om nogle få årtier vil kæmpe for netop denne mulighed: evnen til pålideligt og rummeligt at gemme data i lang tid.
Schweizerne er ikke de eneste, der arbejder på DNA-baserede lagersystemer. Dette spørgsmål er blevet rejst siden 1953, da Francis Crick opdagede den dobbelte helix af DNA. Men i det øjeblik havde menneskeheden simpelthen ikke nok viden til sådanne eksperimenter. Traditionel tænkning inden for DNA-lagring har fokuseret på syntesen af nye DNA-molekyler; at matche en sekvens af bit til en sekvens på fire DNA-basepar og skabe nok molekyler til at repræsentere alle de tal, der skal lagres. I sommeren 2019 lykkedes det således ingeniører fra CATALOG-virksomheden at registrere 16 GB engelsksproget Wikipedia til DNA skabt af syntetiske polymerer. Problemet er, at denne proces er langsom og dyr, hvilket er en betydelig flaskehals, når det kommer til datalagring.
Ikke DNA alene...: molekylære lagringsenheder
Forskere fra Brown University (USA) siger, at DNA-molekylet ikke er den eneste mulighed for molekylær lagring af data i op til en million år. Lavmolekylære metabolitter kan også fungere som organisk lagring. Når information skrives til et sæt metabolitter, begynder molekylerne at interagere med hinanden og producere nye elektrisk neutrale partikler, der indeholder de data, der er registreret i dem.
Forresten stoppede forskerne ikke der og udvidede sættet af organiske molekyler, hvilket gjorde det muligt at øge tætheden af registrerede data. Det er muligt at læse sådan information gennem kemisk analyse. Det eneste negative er, at implementeringen af en sådan organisk opbevaringsenhed endnu ikke er mulig i praksis uden for laboratorieforhold. Dette er blot udvikling for fremtiden.
5D optisk hukommelse: en revolution inden for datalagring
Et andet eksperimentelt depot tilhører udviklere fra University of Southampton, England. I et forsøg på at skabe et innovativt digitalt lagringssystem, der kan holde i millioner af år, har forskere udviklet en proces til registrering af data på en lillebitte kvartsskive, der er baseret på femtosekund-pulsoptagelse. Lagersystemet er designet til arkivering og koldlagring af store datamængder og beskrives som femdimensionelt lager.
Hvorfor femdimensionel? Faktum er, at information er kodet i flere lag, inklusive de sædvanlige tre dimensioner. Til disse dimensioner føjes yderligere to - størrelse og nanodot-orientering. Datakapaciteten, der kan optages på sådan et minidrev, er op til 100 Petabyte, og lagringstiden er 13,8 milliarder år ved temperaturer op til 190°C. Den maksimale opvarmningstemperatur, som disken kan modstå, er 982 °C. Kort sagt... det er praktisk talt evigt!
University of Southamptons arbejde har for nylig fanget opmærksomheden fra Microsoft, hvis cloud-lagringsprogram Project Silica har til formål at gentænke nuværende lagringsteknologier. Ifølge "lille-bløde" prognoser vil mere end 2023 Zetabyte information være lagret i skyer i 100, så selv store lagringssystemer vil stå over for vanskeligheder.
For mere information om Kingston Technology-produkter, besøg venligst virksomhedens officielle hjemmeside.
Kilde: www.habr.com