Već nekoliko desetljeća napredak u tehnologiji pohranjivanja prvenstveno se mjeri u smislu kapaciteta pohranjivanja i brzine čitanja/pisanja podataka. S vremenom su ovi parametri ocjenjivanja nadopunjeni tehnologijama i metodologijama koje HDD i SSD pogone čine pametnijima, fleksibilnijima i lakšima za upravljanje. Svake godine proizvođači pogona tradicionalno nagovještavaju da će se tržište velikih podataka promijeniti, a 2020. nije iznimka. IT čelnici sve više traže učinkovite načine za pohranjivanje i upravljanje golemim količinama podataka, te ponovno obećavaju promjenu smjera sustava za pohranu podataka. U ovom smo članku prikupili najnaprednije tehnologije za pohranu informacija, a govorit ćemo io konceptima futurističkih uređaja za pohranu koji tek trebaju pronaći svoju fizičku implementaciju.
Mreže za pohranu definirane softverom
Kada je riječ o automatizaciji, fleksibilnosti i povećanom kapacitetu pohrane zajedno s povećanom učinkovitošću osoblja, sve više poduzeća razmatra prelazak na takozvane softverski definirane mreže za pohranu ili SDS (Software-Defined Storage).
Ključna značajka SDS tehnologije je odvajanje hardvera od softvera: to znači . Dodatno, za razliku od konvencionalnih mrežno priključenih sustava za pohranu (NAS) ili skladišnih mreža (SAN), SDS je dizajniran za rad na bilo kojem standardnom x86 sustavu. Često je cilj implementacije SDS-a poboljšanje operativnih troškova (OpEx) uz manje administrativnog napora.
Kapacitet HDD diskova povećat će se na 32 TB
Tradicionalni uređaji za magnetsku pohranu uopće nisu mrtvi, već tek doživljavaju tehnološku renesansu. Moderni HDD-ovi već mogu ponuditi korisnicima do 16 TB pohrane podataka. Tijekom sljedećih pet godina taj će se kapacitet udvostručiti. U isto vrijeme, tvrdi diskovi će i dalje biti najpristupačnija pohrana s izravnim pristupom i zadržat će primat u cijeni po gigabajtu prostora na disku još mnogo godina.
Povećanje kapaciteta temeljit će se na već poznatim tehnologijama:
- Pogoni s helijem (helij smanjuje aerodinamički otpor i turbulenciju, dopuštajući ugradnju više magnetskih ploča u pogon; stvaranje topline i potrošnja energije se ne povećavaju);
- Termomagnetski diskovi (ili HAMR HDD, čija se pojava očekuje 2021. godine, a izgrađen je na principu mikrovalnog snimanja podataka, kada se dio diska zagrijava laserom i remagnetizira);
- HDD temeljen na popločanom snimanju (ili SMR pogoni, gdje se zapisi podataka postavljaju jedan na drugi, u popločanom formatu; to osigurava veliku gustoću snimanja informacija).
Helium diskovi posebno su traženi u podatkovnim centrima u oblaku, a SMR HDD-ovi su optimalni za pohranu velikih arhiva i knjižnica podataka, pristup i ažuriranje podataka koji nisu često potrebni. Također su idealni za izradu sigurnosnih kopija.
NVMe diskovi postat će još brži
Prvi SSD diskovi bili su spojeni na matične ploče preko SATA ili SAS sučelja, ali ta su sučelja razvijena prije više od 10 godina za magnetske HDD diskove. Moderni NVMe protokol puno je moćniji komunikacijski protokol dizajniran za sustave 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 poduzeća koja trebaju analizirati velike podatke u stvarnom vremenu.
Tvrtke poput Kingstona i Samsunga već su pokazale što poslovni korisnici mogu očekivati 2020.: svi čekamo NVMe SSD-ove s omogućenim PCIe 4.0 koji će podatkovnom centru dodati još veću brzinu obrade podataka. Deklarirana izvedba novih proizvoda je 4,8 GB/s, a to je daleko od granice. Sljedeće generacije moći će osigurati protok od 7 GB/s.
Zajedno sa specifikacijom NVMe-oF (ili NVMe over Fabrics), organizacije će moći stvoriti mreže za pohranu visokih performansi s minimalnom latencijom koje će se snažno natjecati s DAS (ili Direct-attached storage) podatkovnim centrima. U isto vrijeme, koristeći NVMe-oF, I/O operacije se obrađuju učinkovitije, dok je latencija usporediva s DAS sustavima. Analitičari predviđaju da će se implementacija sustava koji rade na NVMe-oF protokolu naglo ubrzati 2020. godine.
Hoće li QLC memorija konačno proraditi?
Quad Level Cell (QLC) NAND flash memorija također će doživjeti sve veću popularnost na tržištu. QLC je predstavljen 2019. i stoga je imao minimalnu prihvaćenost na tržištu. To će se promijeniti 2020., posebno među tvrtkama koje su usvojile tehnologiju LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) kako bi prevladale inherentne izazove QLC-a.
Prema predviđanjima analitičara, rast prodaje SSD diskova temeljenih na QLC ćelijama povećat će se za 10%, dok će TLC rješenja “zauzeti” 85% tržišta. Što god se govorilo, QLC SSD još uvijek daleko zaostaje u performansama u odnosu na TLC SSD i neće postati temelj podatkovnih centara u sljedećih pet godina.
U isto vrijeme, očekuje se da će cijena NAND flash memorije porasti u 2020. godini, pa se proizvođač SSD kontrolera Phison, na primjer, kladi da će rastuće cijene konačno gurnuti potrošačko tržište SSD-ova prema 4-bitnoj flash -QLC NAND memoriji. Usput, Intel planira lansirati 144-slojna QLC rješenja (umjesto 96-slojnih proizvoda). Pa... čini se da idemo prema daljnjoj marginalizaciji HDD-ova.
SCM memorija: brzina bliska DRAM-u
Rašireno prihvaćanje SCM (Storage Class Memory) memorije predviđa se već nekoliko godina, a 2020. bi mogla biti početna točka da se ta predviđanja konačno obistine. Iako su memorijski moduli Intel Optane, Toshiba XL-Flash i Samsung Z-SSD već ušli na poslovno tržište, njihova pojava nije izazvala pretjeranu reakciju.
Intelov uređaj kombinira karakteristike brzog, ali nestabilnog DRAM-a sa sporijom, ali postojanom NAND pohranom. Ova kombinacija ima za cilj poboljšati sposobnost korisnika za rad s velikim skupovima podataka, pružajući DRAM brzinu i NAND kapacitet. SCM memorija nije samo brža od alternativa temeljenih na NAND-u: ona je deset puta brža. Kašnjenje je mikrosekunda, a ne milisekunda.
Tržišni stručnjaci napominju da će podatkovni centri koji planiraju koristiti SCM biti ograničeni činjenicom da će ova tehnologija raditi samo na poslužiteljima koji koriste procesore Intel Cascade Lake. No, prema njihovom mišljenju, to neće biti kamen spoticanja za zaustavljanje vala nadogradnji postojećih podatkovnih centara kako bi se omogućile visoke brzine obrade.
Od dogledne stvarnosti do daleke budućnosti
Za većinu korisnika pohrana podataka ne uključuje osjećaj "kapacitivnog Armagedona". Ali razmislite o tome: 3,7 milijardi ljudi koji trenutno koriste internet generiraju oko 2,5 kvintilijuna bajtova podataka svaki dan. Kako bi se zadovoljila ova potreba, potrebno je sve više podatkovnih centara.
Prema statistici, do 2025. svijet je spreman obraditi 160 zetabajta podataka godišnje (to je više bajtova nego zvijezda u vidljivom svemiru). Vjerojatno ćemo u budućnosti svaki kvadratni metar planete Zemlje morati pokriti podatkovnim centrima, inače se korporacije jednostavno neće moći prilagoditi tako velikom rastu informacija. Ili... morat ćete dati neke podatke. Međutim, postoji nekoliko potencijalno zanimljivih tehnologija koje bi mogle riješiti rastući problem preopterećenosti informacijama.
Struktura DNK kao osnova za buduću pohranu podataka
Nove načine pohrane i obrade informacija ne traže samo IT korporacije, već i mnogi znanstvenici. Globalni zadatak je osigurati očuvanje informacija tisućama godina. Istraživači sa ETH Zurich, Švicarska, vjeruju da se rješenje mora pronaći u organskom sustavu za pohranu podataka koji postoji u svakoj živoj stanici: DNK. I što je najvažnije, ovaj sustav je "izumljen" mnogo prije pojave računala.
Niti DNK vrlo su složeni, kompaktni i nevjerojatno gusti kao nositelji informacija: prema znanstvenicima, 455 eksabajta podataka može se zabilježiti u gramu DNK, pri čemu je 1 Ebajt ekvivalentan milijardu gigabajta. Prvi pokusi već su omogućili snimanje 83 KB informacija u DNK, nakon čega je profesor na Odsjeku za kemiju i biološke znanosti, Robert Grass, izrazio ideju da se u novom desetljeću medicinsko polje mora tješnje ujediniti s IT strukturu za zajednički razvoj u području tehnologija snimanja i pohrane podataka.
Prema znanstvenicima, organski uređaji za pohranu podataka temeljeni na lancima DNK mogli bi pohraniti informacije do milijun godina i točno ih dati na prvi zahtjev. Moguće je da će se za nekoliko desetljeća većina diskova boriti upravo za ovu priliku: mogućnost dugotrajnog pouzdanog i prostranog pohranjivanja podataka.
Švicarci nisu jedini koji rade na sustavima za pohranu temeljenim na DNK. Ovo se pitanje 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 pohranjivanju DNK usredotočilo se na sintezu novih molekula DNK; usklađivanje niza bitova s nizom od četiri para baza DNA i stvaranje dovoljno molekula za predstavljanje svih brojeva koje je potrebno pohraniti. Tako su inženjeri iz tvrtke CATALOG u ljeto 2019. uspjeli snimiti 16 GB Wikipedije na engleskom jeziku u DNK stvoren od sintetičkih polimera. Problem je što je ovaj proces spor i skup, što predstavlja značajno usko grlo kada je u pitanju pohrana podataka.
Ne samo DNK...: uređaji za molekularnu pohranu
Istraživači sa Sveučilišta Brown (SAD) kažu da molekula DNK nije jedina opcija za molekularno pohranjivanje podataka do milijun godina. Niskomolekularni metaboliti također mogu djelovati kao organska pohrana. Kada se informacija zapiše u skup metabolita, molekule počinju međusobno djelovati i proizvode nove električki neutralne čestice koje sadrže podatke zabilježene u njima.
Usput, istraživači se tu nisu zaustavili i proširili su skup organskih molekula, što je omogućilo povećanje gustoće snimljenih podataka. Očitavanje takvih informacija moguće je kemijskom analizom. Jedini nedostatak je što implementacija takvog organskog skladišnog uređaja još nije moguća u praksi, izvan laboratorijskih uvjeta. Ovo je samo razvoj za budućnost.
5D optička memorija: revolucija u pohrani podataka
Još jedan eksperimentalni repozitorij pripada programerima sa Sveučilišta Southampton, Engleska. U nastojanju da stvore inovativni digitalni sustav za pohranu podataka koji može trajati milijunima godina, znanstvenici su razvili proces za snimanje podataka na maleni kvarcni disk koji se temelji na femtosekundnom pulsnom snimanju. Sustav za pohranu je dizajniran za arhiviranje i hladno pohranjivanje velikih količina podataka i opisuje se kao petodimenzionalna pohrana.
Zašto petodimenzionalni? Činjenica je da su informacije kodirane u nekoliko slojeva, uključujući uobičajene tri dimenzije. Ovim dimenzijama dodaju se još dvije — veličina i orijentacija nanotočaka. Kapacitet podataka koji se može snimiti na takav mini disk je do 100 petabajta, a vijek trajanja 13,8 milijardi godina na temperaturama do 190°C. Maksimalna temperatura zagrijavanja koju disk može izdržati je 982 °C. Ukratko... praktički je vječan!
Rad Sveučilišta u Southamptonu nedavno je privukao pozornost Microsofta, čiji program za pohranu u oblaku Project Silica ima za cilj preispitati trenutne tehnologije pohrane. Prema "small-soft" prognozama, do 2023. godine više od 100 Zetabyte informacija bit će pohranjeno u oblaku, tako da će se čak i veliki sustavi za pohranu suočiti s poteškoćama.
Za više informacija o proizvodima Kingston Technology posjetite službenu web stranicu tvrtke.
Izvor: www.habr.com