Selama beberapa dekade, kemajuan teknologi penyimpanan diukur terutama dari segi kapasitas penyimpanan dan kecepatan baca/tulis data. Seiring berjalannya waktu, parameter evaluasi ini telah dilengkapi dengan teknologi dan metodologi yang menjadikan drive HDD dan SSD lebih cerdas, lebih fleksibel, dan lebih mudah dikelola. Setiap tahun, produsen hard disk secara tradisional memberi isyarat bahwa pasar big data akan berubah, dan tahun 2020 tidak terkecuali. Para pemimpin TI semakin mencari cara yang efisien untuk menyimpan dan mengelola data dalam jumlah besar, dan sekali lagi berjanji untuk mengubah arah sistem penyimpanan. Pada artikel ini, kami telah mengumpulkan teknologi tercanggih untuk menyimpan informasi, dan juga akan membahas tentang konsep perangkat penyimpanan futuristik yang belum menemukan implementasi fisiknya.
Jaringan Penyimpanan Buatan Perangkat Lunak
Dalam hal otomatisasi, fleksibilitas, dan peningkatan kapasitas penyimpanan ditambah dengan peningkatan efisiensi staf, semakin banyak perusahaan yang mempertimbangkan untuk beralih ke apa yang disebut jaringan penyimpanan yang ditentukan perangkat lunak atau SDS (Software-Defined Storage).
Fitur utama dari teknologi SDS adalah pemisahan perangkat keras dari perangkat lunak: artinya . Selain itu, tidak seperti sistem penyimpanan terpasang jaringan (NAS) atau jaringan area penyimpanan (SAN) konvensional, SDS dirancang untuk berjalan pada sistem x86 standar apa pun. Seringkali, tujuan penerapan SDS adalah untuk meningkatkan biaya operasional (OpEx) namun memerlukan lebih sedikit upaya administratif.
Kapasitas drive HDD akan meningkat menjadi 32 TB
Perangkat penyimpanan magnetik tradisional tidak mati sama sekali, namun hanya mengalami kebangkitan teknologi. HDD modern sudah dapat menawarkan penyimpanan data hingga 16 TB kepada pengguna. Dalam lima tahun ke depan, kapasitas ini akan berlipat ganda. Pada saat yang sama, hard disk drive akan terus menjadi penyimpanan akses acak yang paling terjangkau dan akan mempertahankan keunggulannya dalam harga per gigabyte ruang disk selama bertahun-tahun yang akan datang.
Peningkatan kapasitas akan didasarkan pada teknologi yang sudah dikenal:
- Penggerak helium (helium mengurangi hambatan aerodinamis dan turbulensi, memungkinkan lebih banyak pelat magnet dipasang di penggerak; pembangkitan panas dan konsumsi daya tidak meningkat);
- Drive termomagnetik (atau HAMR HDD, yang diharapkan muncul pada tahun 2021 dan dibangun berdasarkan prinsip perekaman data gelombang mikro, ketika bagian dari disk dipanaskan oleh laser dan dimagnetisasi ulang);
- HDD berdasarkan rekaman ubin (atau drive SMR, di mana trek data ditempatkan di atas satu sama lain, dalam format ubin; ini memastikan perekaman informasi dengan kepadatan tinggi).
Drive helium sangat diminati di pusat data cloud, dan HDD SMR optimal untuk menyimpan arsip dan perpustakaan data berukuran besar, mengakses dan memperbarui data yang tidak terlalu sering diperlukan. Mereka juga ideal untuk membuat cadangan.
Drive NVMe akan menjadi lebih cepat
Drive SSD pertama dihubungkan ke motherboard melalui antarmuka SATA atau SAS, tetapi antarmuka ini dikembangkan lebih dari 10 tahun yang lalu untuk drive HDD magnetik. Protokol NVMe modern adalah protokol komunikasi yang jauh lebih kuat yang dirancang untuk sistem yang menyediakan kecepatan pemrosesan data yang tinggi. Akibatnya, pada pergantian tahun 2019-2020 kami melihat penurunan harga SSD NVMe yang serius, yang tersedia untuk semua kelas pengguna. Di segmen korporasi, solusi NVMe sangat dihargai oleh perusahaan-perusahaan yang perlu menganalisis data besar secara real-time.
Perusahaan seperti Kingston dan Samsung telah menunjukkan apa yang dapat diharapkan oleh pengguna perusahaan pada tahun 2020: kita semua menunggu SSD NVMe berkemampuan PCIe 4.0 untuk menambah kecepatan pemrosesan data ke pusat data. Performa produk baru yang dinyatakan adalah 4,8 GB/s, dan ini jauh dari batas. Generasi berikutnya akan mampu memberikan throughput 7 GB/s.
Bersama dengan spesifikasi NVMe-oF (atau NVMe over Fabrics), organisasi akan mampu menciptakan jaringan penyimpanan berkinerja tinggi dengan latensi minimal yang akan bersaing ketat dengan pusat data DAS (atau Direct-attached storage). Pada saat yang sama, dengan menggunakan NVMe-oF, operasi I/O diproses lebih efisien, sementara latensinya sebanding dengan sistem DAS. Para analis memperkirakan bahwa penerapan sistem yang berjalan pada protokol NVMe-oF akan meningkat pesat pada tahun 2020.
Akankah memori QLC akhirnya berfungsi?
Memori flash NAND Quad Level Cell (QLC) juga akan mengalami peningkatan popularitas di pasar. QLC diperkenalkan pada tahun 2019 dan oleh karena itu adopsinya minimal di pasar. Hal ini akan berubah pada tahun 2020, terutama di antara perusahaan yang telah mengadopsi teknologi LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) untuk mengatasi tantangan yang melekat pada QLC.
Menurut perkiraan analis, pertumbuhan penjualan drive SSD berbasis sel QLC akan meningkat sebesar 10%, sementara solusi TLC akan “menangkap” 85% pasar. Apapun yang dikatakan orang, QLC SSD masih tertinggal jauh dalam kinerja dibandingkan TLC SSD dan tidak akan menjadi basis pusat data dalam lima tahun ke depan.
Pada saat yang sama, harga memori flash NAND diperkirakan akan meningkat pada tahun 2020, sehingga vendor pengontrol SSD Phison, misalnya, bertaruh bahwa kenaikan harga pada akhirnya akan mendorong pasar SSD konsumen menuju memori flash 4-bit -QLC NAND. Omong-omong, Intel berencana meluncurkan solusi QLC 144 lapis (bukan produk 96 lapis). Ya... sepertinya kita sedang menuju marginalisasi HDD lebih lanjut.
Memori SCM: kecepatan mendekati DRAM
Adopsi memori SCM (Storage Class Memory) secara luas telah diprediksi selama beberapa tahun, dan tahun 2020 dapat menjadi titik awal prediksi tersebut akhirnya menjadi kenyataan. Meskipun modul memori Intel Optane, Toshiba XL-Flash, dan Samsung Z-SSD telah memasuki pasar perusahaan, kemunculannya tidak menimbulkan reaksi yang berlebihan.
Perangkat Intel menggabungkan karakteristik DRAM yang cepat namun tidak stabil dengan penyimpanan NAND yang lebih lambat namun persisten. Kombinasi ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan pengguna dalam bekerja dengan kumpulan data besar, menyediakan kecepatan DRAM dan kapasitas NAND. Memori SCM tidak hanya lebih cepat dibandingkan alternatif berbasis NAND: namun sepuluh kali lebih cepat. Latensinya adalah mikrodetik, bukan milidetik.
Pakar pasar mencatat bahwa pusat data yang berencana menggunakan SCM akan dibatasi oleh fakta bahwa teknologi ini hanya akan berfungsi pada server yang menggunakan prosesor Intel Cascade Lake. Namun, menurut mereka, hal ini tidak akan menjadi batu sandungan untuk menghentikan gelombang peningkatan pusat data yang ada guna memberikan kecepatan pemrosesan yang tinggi.
Dari kenyataan yang dapat diperkirakan hingga masa depan yang jauh
Bagi sebagian besar pengguna, penyimpanan data tidak menimbulkan kesan “Armagedon kapasitif”. Tapi coba pikirkan: 3,7 miliar orang yang saat ini menggunakan Internet menghasilkan sekitar 2,5 triliun byte data setiap hari. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, diperlukan pusat data yang semakin banyak.
Menurut statistik, pada tahun 2025 dunia siap memproses 160 Zetabyte data per tahun (lebih banyak byte daripada jumlah bintang di Alam Semesta yang dapat diamati). Kemungkinan besar di masa depan kita harus mencakup setiap meter persegi planet bumi dengan pusat data, jika tidak, perusahaan tidak akan mampu beradaptasi dengan pertumbuhan informasi yang begitu tinggi. Atau... Anda harus menyerahkan beberapa data. Namun, ada beberapa teknologi yang berpotensi menarik yang dapat memecahkan masalah kelebihan informasi yang semakin meningkat.
Struktur DNA sebagai dasar penyimpanan data masa depan
Tidak hanya perusahaan IT yang mencari cara baru untuk menyimpan dan memproses informasi, tetapi juga banyak ilmuwan. Tugas globalnya adalah memastikan pelestarian informasi selama ribuan tahun. Peneliti dari ETH Zurich, Swiss, percaya bahwa solusinya harus ditemukan dalam sistem penyimpanan data organik yang ada di setiap sel hidup: DNA. Dan yang terpenting, sistem ini “diciptakan” jauh sebelum munculnya komputer.
Untaian DNA sangat kompleks, kompak dan sangat padat sebagai pembawa informasi: menurut para ilmuwan, 455 Exabytes data dapat direkam dalam satu gram DNA, dimana 1 Ebyte setara dengan satu miliar gigabyte. Eksperimen pertama telah memungkinkan untuk merekam 83 KB informasi dalam DNA, setelah itu seorang guru di Departemen Kimia dan Ilmu Biologi, Robert Grass, mengungkapkan gagasan bahwa dalam dekade baru bidang medis perlu bersatu lebih erat dengan struktur TI untuk pengembangan bersama di bidang teknologi perekaman dan penyimpanan data.
Menurut para ilmuwan, perangkat penyimpanan data organik berdasarkan rantai DNA dapat menyimpan informasi hingga satu juta tahun dan secara akurat menyediakannya berdasarkan permintaan pertama. Ada kemungkinan bahwa dalam beberapa dekade, sebagian besar hard disk akan berjuang untuk mendapatkan peluang ini: kemampuan untuk menyimpan data dengan andal dan luas dalam waktu yang lama.
Swiss bukan satu-satunya yang bekerja pada sistem penyimpanan berbasis DNA. Pertanyaan ini telah diajukan sejak tahun 1953, ketika Francis Crick menemukan heliks ganda DNA. Namun pada saat itu, umat manusia tidak memiliki cukup pengetahuan untuk melakukan eksperimen semacam itu. Pemikiran tradisional dalam penyimpanan DNA berfokus pada sintesis molekul DNA baru; mencocokkan urutan bit dengan urutan empat pasangan basa DNA dan menciptakan molekul yang cukup untuk mewakili semua angka yang perlu disimpan. Maka, pada musim panas 2019, para insinyur dari perusahaan CATALOG berhasil merekam 16 GB Wikipedia berbahasa Inggris ke dalam DNA yang dibuat dari polimer sintetik. Masalahnya adalah proses ini lambat dan mahal, yang merupakan hambatan besar dalam hal penyimpanan data.
Bukan DNA saja...: perangkat penyimpanan molekuler
Peneliti dari Brown University (AS) mengatakan bahwa molekul DNA bukanlah satu-satunya pilihan untuk penyimpanan data molekuler hingga satu juta tahun. Metabolit dengan berat molekul rendah juga dapat bertindak sebagai penyimpanan organik. Ketika informasi ditulis ke sekumpulan metabolit, molekul-molekul tersebut mulai berinteraksi satu sama lain dan menghasilkan partikel netral listrik baru yang berisi data yang terekam di dalamnya.
Omong-omong, para peneliti tidak berhenti di situ dan memperluas kumpulan molekul organik, yang memungkinkan peningkatan kepadatan data yang direkam. Membaca informasi tersebut dimungkinkan melalui analisis kimia. Satu-satunya kelemahan adalah penerapan perangkat penyimpanan organik tersebut belum memungkinkan dalam praktiknya, di luar kondisi laboratorium. Ini hanya pengembangan untuk masa depan.
Memori optik 5D: revolusi dalam penyimpanan data
Repositori eksperimental lainnya milik pengembang dari Universitas Southampton, Inggris. Dalam upaya menciptakan sistem penyimpanan digital inovatif yang dapat bertahan selama jutaan tahun, para ilmuwan telah mengembangkan proses perekaman data pada disk kuarsa kecil yang didasarkan pada perekaman pulsa femtodetik. Sistem penyimpanan dirancang untuk pengarsipan dan penyimpanan dingin data dalam jumlah besar dan digambarkan sebagai penyimpanan lima dimensi.
Mengapa lima dimensi? Faktanya adalah informasi dikodekan dalam beberapa lapisan, termasuk tiga dimensi biasa. Pada dimensi ini ditambahkan dua lagi—ukuran dan orientasi nanodot. Kapasitas data yang dapat direkam pada mini-drive tersebut mencapai 100 Petabyte, dan masa penyimpanannya adalah 13,8 miliar tahun pada suhu hingga 190°C. Suhu pemanasan maksimum yang dapat ditahan oleh disk adalah 982 °C. Singkatnya… ini bisa dibilang abadi!
Pekerjaan Universitas Southampton baru-baru ini menarik perhatian Microsoft, yang program penyimpanan cloud-nya Project Silica bertujuan untuk memikirkan kembali teknologi penyimpanan saat ini. Menurut perkiraan “kecil-lunak”, pada tahun 2023 lebih dari 100 Zetabyte informasi akan disimpan di cloud, sehingga sistem penyimpanan berskala besar pun akan menghadapi kesulitan.
Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk Kingston Technology, silakan kunjungi situs web resmi perusahaan.
Sumber: www.habr.com