Մի քանի տասնամյակ շարունակ պահեստավորման տեխնոլոգիայի առաջընթացը չափվում էր հիմնականում պահեստավորման հզորության և տվյալների ընթերցման/գրելու արագության տեսանկյունից: Ժամանակի ընթացքում գնահատման այս պարամետրերը համալրվել են տեխնոլոգիաներով և մեթոդոլոգիաներով, որոնք HDD և SSD կրիչներն ավելի խելացի, ճկուն և հեշտ կառավարելի են դարձնում: Ամեն տարի սկավառակների արտադրողներն ավանդաբար ակնարկում են, որ տվյալների մեծ շուկան կփոխվի, և 2020 թվականը բացառություն չէ: ՏՏ ղեկավարները գնալով ավելի ու ավելի են որոնում հսկայական քանակությամբ տվյալներ պահելու և կառավարելու արդյունավետ ուղիներ և ևս մեկ անգամ խոստանում են փոխել պահեստավորման համակարգերի ընթացքը: Այս հոդվածում մենք հավաքել ենք տեղեկատվության պահպանման ամենաառաջադեմ տեխնոլոգիաները, ինչպես նաև կխոսենք ֆուտուրիստական պահեստավորման սարքերի հասկացությունների մասին, որոնք դեռ պետք է գտնեն իրենց ֆիզիկական իրականացումը:
Ծրագրային ապահովման սահմանած պահեստային ցանցեր
Երբ խոսքը վերաբերում է ավտոմատացմանը, ճկունությանը և պահեստավորման հզորություններին զուգորդված անձնակազմի արդյունավետության բարձրացմանը, ավելի ու ավելի շատ ձեռնարկություններ մտածում են անցնելու այսպես կոչված ծրագրային ապահովման սահմանած պահեստավորման ցանցերին կամ SDS-ին (Ծրագրային ապահովման սահմանված պահեստ):
SDS տեխնոլոգիայի հիմնական հատկանիշը ապարատային ծրագրաշարի բաժանումն է, այսինքն՝ նշանակում է . Բացի այդ, ի տարբերություն սովորական ցանցին կցված պահեստավորման (NAS) կամ պահեստային տարածքի ցանցի (SAN) համակարգերի, SDS-ը նախատեսված է ցանկացած ստանդարտ x86 համակարգի վրա աշխատելու համար: Շատ հաճախ, SDS-ի տեղադրման նպատակը գործառնական ծախսերի (OpEx) բարելավումն է՝ միաժամանակ ավելի քիչ վարչական ջանք պահանջելով:
HDD կրիչների հզորությունը կավելանա մինչև 32 ՏԲ
Ավանդական մագնիսական պահեստավորման սարքերը ամենևին էլ մեռած չեն, այլ պարզապես տեխնոլոգիական վերածնունդ են ապրում: Ժամանակակից HDD-ներն արդեն կարող են օգտատերերին առաջարկել մինչև 16 ՏԲ տվյալների պահեստ: Առաջիկա հինգ տարիների ընթացքում այս հզորությունը կկրկնապատկվի։ Միևնույն ժամանակ, կոշտ սկավառակի կրիչները կշարունակեն լինել ամենամատչելի պատահական մուտքի պահեստը և երկար տարիներ կպահպանեն իրենց առաջնահերթությունը մեկ գիգաբայթ սկավառակի տարածքի գնի առումով:
Կարողությունների ավելացումը հիմնված կլինի արդեն հայտնի տեխնոլոգիաների վրա.
- Հելիումի շարժիչներ (հելիումը նվազեցնում է աերոդինամիկ դիմադրությունը և տուրբուլենտությունը, ինչը թույլ է տալիս ավելի շատ մագնիսական թիթեղներ տեղադրել շարժիչում. ջերմության արտադրությունը և էներգիայի սպառումը չեն ավելանում);
- Ջերմամագնիսական կրիչներ (կամ HAMR HDD, որի տեսքը սպասվում է 2021 թվականին և կառուցված է միկրոալիքային տվյալների ձայնագրման սկզբունքով, երբ սկավառակի մի հատվածը տաքացվում է լազերով և վերամագնիսացվում);
- HDD՝ հիմնված սալիկապատ ձայնագրության վրա (կամ SMR կրիչներ, որտեղ տվյալների հետքերը տեղադրվում են միմյանց վրա, սալիկապատ ձևաչափով. սա ապահովում է տեղեկատվության ձայնագրման բարձր խտություն):
Հելիումի կրիչները հատկապես պահանջարկ ունեն ամպային տվյալների կենտրոններում, իսկ SMR HDD-ները օպտիմալ են մեծ արխիվներ և տվյալների գրադարաններ պահելու, հաճախակի չպահանջվող տվյալներ մուտք գործելու և թարմացնելու համար: Նրանք նաև իդեալական են կրկնօրինակներ ստեղծելու համար:
NVMe կրիչներն էլ ավելի արագ կդառնան
Առաջին SSD կրիչները միացված էին մայր տախտակներին SATA կամ SAS ինտերֆեյսի միջոցով, սակայն այս ինտերֆեյսները մշակվել են ավելի քան 10 տարի առաջ մագնիսական HDD կրիչների համար: Ժամանակակից NVMe արձանագրությունը շատ ավելի հզոր հաղորդակցման արձանագրություն է, որը նախատեսված է տվյալների մշակման բարձր արագություն ապահովող համակարգերի համար: Արդյունքում, 2019-2020 թվականների վերջում մենք տեսնում ենք NVMe SSD-ների գների լուրջ անկում, որոնք հասանելի են դառնում ցանկացած դասի օգտատերերի համար։ Կորպորատիվ հատվածում NVMe լուծումները հատկապես գնահատվում են այն ձեռնարկությունների կողմից, որոնք պետք է իրական ժամանակում վերլուծեն մեծ տվյալները:
Kingston-ի և Samsung-ի նման ընկերություններն արդեն ցույց են տվել, թե ինչ կարող են ակնկալել ձեռնարկատիրական օգտատերերը 2020 թվականին. մենք բոլորս սպասում ենք PCIe 4.0-ով միացված NVMe SSD-ներին տվյալների կենտրոնին տվյալների մշակման ավելի մեծ արագություն ավելացնելու համար: Նոր արտադրանքի հայտարարված արտադրողականությունը 4,8 ԳԲ/վ է, և դա հեռու է սահմանից: Հաջորդ սերունդները կկարողանա ապահովել 7 ԳԲ/վ թողունակություն։
NVMe-oF (կամ NVMe over Fabrics) բնութագրի հետ մեկտեղ կազմակերպությունները կկարողանան ստեղծել բարձր արդյունավետության պահպանման ցանցեր՝ նվազագույն ուշացումով, որոնք ուժեղ կմրցակցեն DAS (կամ ուղղակիորեն կցված պահեստավորման) տվյալների կենտրոնների հետ: Միևնույն ժամանակ, օգտագործելով NVMe-oF, I/O գործառնությունները մշակվում են ավելի արդյունավետ, մինչդեռ հետաձգումը համեմատելի է DAS համակարգերի հետ: Վերլուծաբանները կանխատեսում են, որ NVMe-oF արձանագրության վրա աշխատող համակարգերի տեղակայումը արագորեն կարագանա 2020 թվականին։
Վերջապես կաշխատի՞ QLC հիշողությունը:
Չորս մակարդակի բջջային (QLC) NAND ֆլեշ հիշողությունը նույնպես մեծ ժողովրդականություն է վայելելու շուկայում: QLC-ն ներդրվել է 2019 թվականին և, հետևաբար, շուկայում ունեցել է նվազագույն ընդունում: Սա կփոխվի 2020 թվականին, հատկապես այն ընկերությունների շրջանում, որոնք ընդունել են LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) տեխնոլոգիան՝ QLC-ի բնորոշ մարտահրավերները հաղթահարելու համար:
Ըստ վերլուծաբանների կանխատեսումների՝ QLC բջիջների վրա հիմնված SSD կրիչների վաճառքի աճը կաճի 10%-ով, մինչդեռ TLC լուծումները «կգրավեն» շուկայի 85%-ը։ Ինչ էլ որ ասի, QLC SSD-ը դեռ շատ հետ է իր կատարողականությամբ՝ համեմատած TLC SSD-ի հետ և չի դառնա տվյալների կենտրոնների հիմք առաջիկա հինգ տարիների ընթացքում:
Միևնույն ժամանակ, ակնկալվում է, որ NAND ֆլեշ հիշողության արժեքը կբարձրանա 2020 թվականին, ուստի, օրինակ, SSD կարգավորիչների վաճառող Phison-ը խաղադրույք է կատարում, որ գների աճը ի վերջո սպառողական SSD շուկան կմղի դեպի 4-բիթանոց ֆլեշ-QLC NAND հիշողություն: Ի դեպ, Intel-ը նախատեսում է թողարկել 144-շերտ QLC լուծումներ (96-շերտ արտադրանքի փոխարեն): Դե... կարծես թե մենք գնում ենք HDD-ների հետագա մարգինալացման:
SCM հիշողություն՝ DRAM-ին մոտ արագություն
SCM (Storage Class Memory) հիշողության համատարած ընդունումը կանխատեսվում էր արդեն մի քանի տարի, և 2020 թվականը կարող է մեկնարկային կետ լինել այս կանխատեսումների վերջնական իրականացման համար: Մինչ Intel Optane, Toshiba XL-Flash և Samsung Z-SSD հիշողության մոդուլներն արդեն մտել են ձեռնարկությունների շուկա, դրանց տեսքը ճնշող արձագանք չի առաջացրել։
Intel-ի սարքը համատեղում է արագ, բայց անկայուն DRAM-ի բնութագրերը ավելի դանդաղ, բայց կայուն NAND պահեստավորման հետ: Այս համադրությունը նպատակ ունի բարելավելու օգտատերերի՝ տվյալների մեծ հավաքածուների հետ աշխատելու կարողությունը՝ ապահովելով ինչպես DRAM արագություն, այնպես էլ NAND հզորություն: SCM հիշողությունը ոչ միայն ավելի արագ է, քան NAND-ի վրա հիմնված այլընտրանքները. այն տասն անգամ ավելի արագ է: Լատենտությունը միկրովայրկյան է, ոչ թե միլիվայրկյան:
Շուկայի փորձագետները նշում են, որ տվյալների կենտրոնները, որոնք պլանավորում են օգտագործել SCM-ը, սահմանափակվելու են նրանով, որ այս տեխնոլոգիան կաշխատի միայն Intel Cascade Lake պրոցեսորներ օգտագործող սերվերների վրա: Սակայն, նրանց կարծիքով, սա գայթակղություն չի լինի կասեցնելու առկա տվյալների կենտրոնների արդիականացման ալիքը՝ մշակման բարձր արագություն ապահովելու համար։
Տեսանելի իրականությունից մինչև հեռավոր ապագա
Օգտատերերի մեծամասնության համար տվյալների պահպանումը չի ներառում «հզոր արմագեդոնի» զգացում։ Բայց մտածեք դրա մասին. 3,7 միլիարդ մարդիկ, ովքեր ներկայումս օգտվում են ինտերնետից, ամեն օր արտադրում են մոտ 2,5 կվինտիլիոն բայթ տվյալներ: Այս կարիքը բավարարելու համար ավելի ու ավելի շատ տվյալների կենտրոններ են անհրաժեշտ:
Վիճակագրության համաձայն՝ մինչև 2025 թվականը աշխարհը պատրաստ է մշակել տարեկան 160 Զետաբայթ տվյալներ (դա ավելի շատ բայթ է, քան դիտելի Տիեզերքի աստղերը): Հավանական է, որ ապագայում մենք ստիպված կլինենք Երկիր մոլորակի յուրաքանչյուր քառակուսի մետրը ծածկել տվյալների կենտրոններով, այլապես կորպորացիաները պարզապես չեն կարողանա հարմարվել տեղեկատվության նման բարձր աճին։ Կամ... ստիպված կլինեք հրաժարվել որոշ տվյալներից։ Այնուամենայնիվ, կան մի քանի պոտենցիալ հետաքրքիր տեխնոլոգիաներ, որոնք կարող են լուծել տեղեկատվական գերբեռնվածության աճող խնդիրը:
ԴՆԹ-ի կառուցվածքը՝ որպես ապագա տվյալների պահպանման հիմք
Ոչ միայն ՏՏ կորպորացիաները փնտրում են տեղեկատվության պահպանման և մշակման նոր ուղիներ, այլ նաև շատ գիտնականներ: Համաշխարհային խնդիրն է ապահովել տեղեկատվության պահպանումը հազարավոր տարիների ընթացքում։ Շվեյցարական ETH Ցյուրիխի հետազոտողները կարծում են, որ լուծումը պետք է գտնել օրգանական տվյալների պահպանման համակարգում, որը գոյություն ունի յուրաքանչյուր կենդանի բջիջում՝ ԴՆԹ-ում: Եվ ամենակարևորը, այս համակարգը «հայտնագործվել է» համակարգչի հայտնվելուց շատ առաջ։
ԴՆԹ-ի շղթաները որպես տեղեկատվության կրիչներ շատ բարդ են, կոմպակտ և աներևակայելի խիտ. ըստ գիտնականների, ԴՆԹ-ի մեկ գրամում կարելի է գրանցել 455 Էկզաբայթ տվյալ, որտեղ 1 Էբայթը համարժեք է միլիարդ գիգաբայթի: Առաջին փորձերն արդեն հնարավորություն են տվել գրանցել 83 ԿԲ տեղեկատվություն ԴՆԹ-ում, որից հետո քիմիայի և կենսաբանական գիտությունների ամբիոնի ուսուցիչ Ռոբերտ Գրասը կարծիք հայտնեց, որ նոր տասնամյակում բժշկական ոլորտը պետք է ավելի սերտորեն միավորվի։ ՏՏ կառուցվածքը՝ ձայնագրման տեխնոլոգիաների և տվյալների պահպանման ոլորտում համատեղ զարգացումների համար։
Գիտնականների կարծիքով՝ ԴՆԹ-ի շղթաների վրա հիմնված տվյալների պահպանման օրգանական սարքերը կարող են տեղեկատվություն պահել մինչև մեկ միլիոն տարի և ճշգրիտ տրամադրել այն առաջին իսկ խնդրանքով: Հնարավոր է, որ մի քանի տասնամյակից սկավառակների մեծ մասը պայքարի հենց այս հնարավորության համար՝ երկար ժամանակ տվյալների հուսալի և տարողունակ պահպանման ունակության համար:
Շվեյցարացիները միակը չեն, ովքեր աշխատում են ԴՆԹ-ի վրա հիմնված պահեստավորման համակարգերի վրա: Այս հարցը բարձրացվել է 1953 թվականից, երբ Ֆրենսիս Կրիկը հայտնաբերեց ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը։ Բայց այդ պահին մարդկությունը պարզապես չուներ բավարար գիտելիքներ նման փորձերի համար։ ԴՆԹ-ի պահպանման ավանդական մտածողությունը կենտրոնացած է ԴՆԹ-ի նոր մոլեկուլների սինթեզի վրա. բիթերի հաջորդականությունը համապատասխանեցնելով չորս ԴՆԹ բազային զույգերի հաջորդականությանը և ստեղծելով բավականաչափ մոլեկուլներ՝ ներկայացնելու բոլոր այն թվերը, որոնք պետք է պահպանվեն: Այսպիսով, 2019 թվականի ամռանը CATALOG ընկերության ինժեներներին հաջողվեց գրանցել 16 ԳԲ անգլալեզու Վիքիպեդիա սինթետիկ պոլիմերներից ստեղծված ԴՆԹ-ում։ Խնդիրն այն է, որ այս գործընթացը դանդաղ է և թանկ, ինչը զգալի խոչընդոտ է տվյալների պահպանման հարցում:
Ոչ միայն ԴՆԹ…. մոլեկուլային պահեստավորման սարքեր
Բրաունի համալսարանի (ԱՄՆ) գիտնականներն ասում են, որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը միակ տարբերակը չէ տվյալների մոլեկուլային պահպանման համար մինչև մեկ միլիոն տարի: Ցածր մոլեկուլային քաշի մետաբոլիտները կարող են նաև հանդես գալ որպես օրգանական պահեստ: Երբ տեղեկատվությունը գրվում է մի շարք մետաբոլիտների վրա, մոլեկուլները սկսում են փոխազդել միմյանց հետ և արտադրել նոր էլեկտրական չեզոք մասնիկներ, որոնք պարունակում են դրանցում գրանցված տվյալները:
Ի դեպ, հետազոտողները չեն սահմանափակվել դրանով և ընդլայնել են օրգանական մոլեկուլների հավաքածուն, ինչը հնարավորություն է տվել մեծացնել գրանցված տվյալների խտությունը։ Նման տեղեկատվության ընթերցումը հնարավոր է քիմիական անալիզի միջոցով։ Միակ բացասականն այն է, որ նման օրգանական պահեստավորման սարքի ներդրումը գործնականում, լաբորատոր պայմաններից դուրս, դեռ հնարավոր չէ։ Սա ուղղակի զարգացում է ապագայի համար։
5D օպտիկական հիշողություն. հեղափոխություն տվյալների պահպանման գործում
Մեկ այլ փորձարարական պահոց պատկանում է Անգլիայի Սաութհեմփթոնի համալսարանի մշակողներին: Փորձելով ստեղծել նորարար թվային պահեստավորման համակարգ, որը կարող է տևել միլիոնավոր տարիներ, գիտնականները մշակել են փոքր քվարցային սկավառակի վրա տվյալների գրանցման գործընթաց, որը հիմնված է ֆեմտովայրկյանական իմպուլսային ձայնագրման վրա: Պահպանման համակարգը նախատեսված է մեծ ծավալի տվյալների արխիվացման և սառը պահպանման համար և նկարագրված է որպես հնգաչափ պահեստավորում:
Ինչու՞ հնգաչափ: Փաստն այն է, որ տեղեկատվությունը կոդավորված է մի քանի շերտերով, ներառյալ սովորական երեք չափերը: Այս չափերին ավելացվել են ևս երկուսը` չափը և նանոդոտային կողմնորոշումը: Տվյալների հզորությունը, որը կարելի է գրանցել նման մինի սկավառակի վրա, կազմում է մինչև 100 Պետաբայթ, իսկ պահպանման ժամկետը՝ 13,8 միլիարդ տարի մինչև 190°C ջերմաստիճանի դեպքում: Ջեռուցման առավելագույն ջերմաստիճանը, որին կարող է դիմակայել սկավառակը, 982 °C է: Մի խոսքով, դա գործնականում հավերժական է:
Սաութհեմփթոնի համալսարանի աշխատանքը վերջերս գրավել է Microsoft-ի ուշադրությունը, որի ամպային պահեստավորման ծրագիրը՝ Project Silica, նպատակ ունի վերանայել ընթացիկ պահպանման տեխնոլոգիաները: Ըստ «փոքր-փափուկ» կանխատեսումների՝ մինչև 2023 թվականը ամպերում կպահվի ավելի քան 100 Զետաբայթ տեղեկատվություն, ուստի նույնիսկ մեծածավալ պահեստավորման համակարգերը դժվարությունների կհանդիպեն։
Kingston Technology արտադրանքի մասին լրացուցիչ տեղեկությունների համար այցելեք ընկերության պաշտոնական կայքը:
Source: www.habr.com