Í nokkra áratugi hafa framfarir í geymslutækni verið mældar fyrst og fremst með tilliti til geymslurýmis og les-/skrifhraða gagna. Með tímanum hefur þessum matsbreytum verið bætt við tækni og aðferðafræði sem gera HDD og SSD drif snjallari, sveigjanlegri og auðveldari í stjórn. Á hverju ári gefa drifframleiðendur jafnan í skyn að stórgagnamarkaðurinn muni breytast og árið 2020 er engin undantekning. Upplýsingatæknileiðtogar leita í auknum mæli að skilvirkum leiðum til að geyma og stjórna gríðarlegu magni af gögnum og lofa enn og aftur að breyta gangi geymslukerfa. Í þessari grein höfum við safnað saman fullkomnustu tækni til að geyma upplýsingar og munum einnig tala um hugmyndir um framúrstefnuleg geymslutæki sem hafa enn ekki fundið líkamlega útfærslu þeirra.
Hugbúnaðarskilgreint geymslunet
Þegar kemur að sjálfvirkni, sveigjanleika og aukinni geymslurými ásamt aukinni skilvirkni starfsfólks, íhuga sífellt fleiri fyrirtæki að skipta yfir í svokölluð hugbúnaðarskilgreind geymslunet eða SDS (Software-Defined Storage).
Lykilatriði SDS tækni er aðskilnaður vélbúnaðar frá hugbúnaði: það er, það þýðir . Að auki, ólíkt hefðbundnum nettengdri geymslu (NAS) eða geymslusvæðisnetkerfi (SAN), er SDS hannað til að keyra á hvaða venjulegu x86 kerfi sem er. Oft er markmiðið með því að setja upp SDS að bæta rekstrarkostnað (OpEx) en krefjast minni stjórnunarvinnu.
Afkastageta HDD-drifa mun aukast í 32 TB
Hefðbundin segulmagnaðir geymslutæki eru alls ekki dauðir, heldur eru bara að upplifa tæknilega endurreisn. Nútíma harðdiskar geta nú þegar boðið notendum allt að 16 TB gagnageymslu. Á næstu fimm árum mun þessi afkastageta tvöfaldast. Á sama tíma munu harðir diskar halda áfram að vera hagkvæmasta geymslan með handahófi og halda forgangi sínu í verði á gígabæta af diskplássi í mörg ár fram í tímann.
Afkastagetuaukningin mun byggjast á þegar þekktri tækni:
- Helium drif (helíum dregur úr loftaflfræðilegum viðnámsþoli og ókyrrð, gerir kleift að setja fleiri segulplötur í drifið; hitamyndun og orkunotkun eykst ekki);
- Hitaseguldrif (eða HAMR HDD, útlit hans er væntanlegt árið 2021 og er byggt á meginreglunni um upptöku örbylgjugagna, þegar hluti disksins er hituð með leysi og endursegulaður);
- HDD byggt á flísalögðu upptöku (eða SMR drif, þar sem gagnaspor eru sett ofan á hvert annað, á flísalögðu sniði; þetta tryggir mikla þéttleika upplýsingaskráningar).
Helium drif eru sérstaklega eftirsótt í skýjagagnaverum og SMR HDDs eru ákjósanlegir til að geyma stór skjalasafn og gagnasöfn, fá aðgang að og uppfæra gögn sem ekki er þörf mjög oft. Þau eru líka tilvalin til að búa til afrit.
NVMe drif verða enn hraðari
Fyrstu SSD drif voru tengd við móðurborð í gegnum SATA eða SAS tengi, en þessi tengi voru þróuð fyrir meira en 10 árum fyrir segulmagnaðir HDD drif. Nútíma NVMe samskiptareglur eru mun öflugri samskiptareglur sem eru hannaðar fyrir kerfi sem veita háan gagnavinnsluhraða. Fyrir vikið, um áramótin 2019-2020, sjáum við alvarlega verðlækkun á NVMe SSD diskum, sem eru að verða aðgengilegir öllum flokkum notenda. Í fyrirtækjahlutanum eru NVMe lausnir sérstaklega metnar af þeim fyrirtækjum sem þurfa að greina stór gögn í rauntíma.
Fyrirtæki eins og Kingston og Samsung hafa þegar sýnt hvers fyrirtækisnotendur geta búist við árið 2020: við erum öll að bíða eftir PCIe 4.0-virkjaðri NVMe SSD til að bæta enn meiri gagnavinnsluhraða við gagnaverið. Uppgefin frammistaða nýju vara er 4,8 GB/s og það er langt frá því að vera takmörkuð. Næstu kynslóðir mun geta veitt 7 GB/s.
Ásamt NVMe-oF (eða NVMe over Fabrics) forskriftinni, munu stofnanir geta búið til afkastamikil geymslunet með lágmarks leynd sem mun keppa við DAS (eða Direct-attached storage) gagnaver. Á sama tíma, með því að nota NVMe-oF, eru I/O aðgerðir unnar á skilvirkari hátt, en leynd er sambærileg við DAS kerfi. Sérfræðingar spá því að uppsetning kerfa sem keyra á NVMe-oF samskiptareglum muni hraða hratt árið 2020.
Mun QLC minni loksins virka?
Quad Level Cell (QLC) NAND flassminni mun einnig sjá vaxandi vinsældir á markaðnum. QLC var kynnt árið 2019 og hefur því fengið lágmarks innleiðingu á markaðnum. Þetta mun breytast árið 2020, sérstaklega meðal fyrirtækja sem hafa tekið upp LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) tækni til að sigrast á eðlislægum áskorunum QLC.
Samkvæmt spám greiningaraðila mun söluvöxtur á SSD-drifum sem byggjast á QLC frumum aukast um 10% á meðan TLC-lausnir munu „fanga“ 85% af markaðnum. Hvað sem maður getur sagt, þá er QLC SSD enn langt á eftir í frammistöðu miðað við TLC SSD og mun ekki verða grundvöllur gagnavera á næstu fimm árum.
Á sama tíma er gert ráð fyrir að kostnaður við NAND flassminni muni hækka árið 2020, svo SSD stjórnandi söluaðili Phison, til dæmis, veðjar á að hækkandi verð muni að lokum ýta neytenda SSD markaði í átt að 4-bita flash -QLC NAND minni. Við the vegur, Intel ætlar að setja á markað 144 laga QLC lausnir (í stað 96 laga vörur). Jæja... það virðist vera á leiðinni í frekari jaðarsetningu á HDD.
SCM minni: hraði nálægt DRAM
Spáð hefur verið útbreiddri upptöku SCM (Storage Class Memory) minnis í nokkur ár og árið 2020 gæti verið upphafið að því að þessar spár rætist loksins. Þó að Intel Optane, Toshiba XL-Flash og Samsung Z-SSD minniseiningar séu þegar komnar inn á fyrirtækjamarkaðinn, hefur útlit þeirra ekki valdið yfirþyrmandi viðbrögðum.
Tæki Intel sameinar eiginleika hröðu en óstöðugu DRAM með hægari en viðvarandi NAND geymslu. Þessi samsetning miðar að því að bæta getu notenda til að vinna með stór gagnasöfn og veita bæði DRAM hraða og NAND getu. SCM minni er ekki bara hraðara en NAND-undirstaða val: það er tíu sinnum hraðara. Töfin er míkrósekúndur, ekki millisekúndur.
Markaðssérfræðingar benda á að gagnaver sem hyggjast nota SCM takmarkist af því að þessi tækni mun aðeins virka á netþjónum sem nota Intel Cascade Lake örgjörva. Hins vegar að þeirra mati mun þetta ekki vera ásteytingarsteinn til að stöðva uppfærslubylgjuna á núverandi gagnaverum til að veita háan vinnsluhraða.
Frá fyrirsjáanlegum veruleika til fjarlægrar framtíðar
Fyrir flesta notendur felur gagnageymsla ekki í sér tilfinningu fyrir „rýmd Harmageddon. En hugsaðu um það: 3,7 milljarðar manna sem nú nota internetið búa til um 2,5 quinbilljón bæti af gögnum á hverjum degi. Til að mæta þessari þörf þarf fleiri og fleiri gagnaver.
Samkvæmt tölfræði, árið 2025 er heimurinn tilbúinn til að vinna úr 160 Zetabætum af gögnum á ári (það eru fleiri bæti en stjörnur í alheiminum sem hægt er að sjá). Líklegt er að í framtíðinni verðum við að þekja hvern fermetra af plánetunni Jörð með gagnaverum, annars munu fyrirtæki einfaldlega ekki geta lagað sig að svo miklum vexti upplýsinga. Eða... þú verður að gefa upp einhver gögn. Hins vegar eru nokkrir hugsanlega áhugaverðir tæknir sem gætu leyst vaxandi vandamál upplýsingaofhleðslu.
DNA uppbygging sem grunnur fyrir gagnageymslu í framtíðinni
Ekki aðeins upplýsingatæknifyrirtæki eru að leita að nýjum leiðum til að geyma og vinna úr upplýsingum heldur einnig margir vísindamenn. Hið alþjóðlega verkefni er að tryggja varðveislu upplýsinga í þúsundir ára. Vísindamenn frá ETH Zurich, Sviss, telja að lausnina verði að finna í lífrænu gagnageymslukerfi sem er til í hverri lifandi frumu: DNA. Og síðast en ekki síst, þetta kerfi var "fundið upp" löngu fyrir tilkomu tölvunnar.
DNA-þræðir eru mjög flóknir, þéttir og ótrúlega þéttir sem upplýsingaberar: samkvæmt vísindamönnum er hægt að skrá 455 Exabytes af gögnum í grammi af DNA, þar sem 1 Ebyte jafngildir milljarði gígabæta. Fyrstu tilraunirnar hafa þegar gert kleift að skrá 83 KB af upplýsingum í DNA, en eftir það lýsti kennari við efnafræði- og lífvísindadeild, Robert Grass, þá hugmynd að á nýjum áratug þurfi læknasviðið að sameinast nánar upplýsingatækniskipulag fyrir sameiginlega þróun á sviði upptökutækni og gagnageymslu.
Samkvæmt vísindamönnum gætu lífræn gagnageymslutæki byggt á DNA-keðjum geymt upplýsingar í allt að milljón ár og veitt þær nákvæmlega við fyrstu beiðni. Það er mögulegt að eftir nokkra áratugi muni flestir diskar berjast fyrir einmitt þessu tækifæri: hæfileikanum til að geyma gögn á áreiðanlegan og afgerandi hátt í langan tíma.
Svisslendingar eru ekki þeir einu sem vinna að DNA-byggðum geymslukerfum. Þessi spurning hefur verið vakin upp síðan 1953, þegar Francis Crick uppgötvaði tvöfalda helix DNA. En á þeirri stundu hafði mannkynið einfaldlega ekki næga þekkingu til slíkra tilrauna. Hefðbundin hugsun í DNA geymslu hefur beinst að myndun nýrra DNA sameinda; að passa röð af bitum við röð fjögurra DNA basapöra og búa til nógu margar sameindir til að tákna allar tölurnar sem þarf að geyma. Þannig, sumarið 2019, tókst verkfræðingum frá CATALOG fyrirtækinu að skrá 16 GB af ensku Wikipedia í DNA búið til úr tilbúnum fjölliðum. Vandamálið er að þetta ferli er hægt og dýrt, sem er verulegur flöskuháls þegar kemur að gagnageymslu.
Ekki DNA eitt og sér...: sameindageymslutæki
Vísindamenn frá Brown University (Bandaríkjunum) segja að DNA sameindin sé ekki eini kosturinn til sameindageymslu gagna í allt að milljón ár. Umbrotsefni með lágmólþunga geta einnig virkað sem lífræn geymsla. Þegar upplýsingar eru skrifaðar á mengi umbrotsefna, byrja sameindirnar að hafa samskipti sín á milli og framleiða nýjar rafhlutlausar agnir sem innihalda gögnin sem skráð eru í þeim.
Við the vegur, vísindamenn hættu ekki þar og stækkaði mengi lífrænna sameinda, sem gerði það mögulegt að auka þéttleika skráðra gagna. Lestur slíkra upplýsinga er möguleg með efnagreiningu. Eina neikvæða er að framkvæmd slíks lífræns geymslutækis er ekki enn möguleg í reynd, utan rannsóknarstofuaðstæðna. Þetta er bara þróun til framtíðar.
5D sjónrænt minni: bylting í gagnageymslu
Önnur tilraunageymsla tilheyrir þróunaraðilum frá háskólanum í Southampton, Englandi. Í viðleitni til að búa til nýstárlegt stafrænt geymslukerfi sem getur varað í milljónir ára hafa vísindamenn þróað ferli til að skrá gögn á pínulítinn kvarsdisk sem byggir á femtósekúndu púlsupptöku. Geymslukerfið er hannað fyrir geymslu og kæligeymslu á miklu magni gagna og er lýst sem fimmvíddargeymslu.
Af hverju fimmvídd? Staðreyndin er sú að upplýsingar eru kóðaðar í nokkrum lögum, þar á meðal venjulega þrívídd. Við þessar víddir bætast tvær í viðbót — stærð og nanodotastefna. Gagnagetan sem hægt er að skrá á svona smádrifi er allt að 100 Petabyte og geymsluþolið er 13,8 milljarðar ára við allt að 190°C hita. Hámarks hitunarhiti sem diskurinn þolir er 982 °C. Í stuttu máli... það er nánast eilíft!
Starf háskólans í Southampton hefur nýlega vakið athygli Microsoft, en skýjageymsluforritið Project Silica miðar að því að endurskoða núverandi geymslutækni. Samkvæmt „smámjúkum“ spám, árið 2023, verða meira en 100 zetabæta af upplýsingum geymd í skýjum, þannig að jafnvel stór geymslukerfi munu eiga í erfiðleikum.
Fyrir frekari upplýsingar um Kingston Technology vörur, vinsamlegast farðu á opinbera vefsíðu fyrirtækisins.
Heimild: www.habr.com