Бир нече ондогон жылдар бою, сактоо технологиясынын прогресси биринчи кезекте сактоо сыйымдуулугу жана маалыматтарды окуу/жазуу ылдамдыгы менен өлчөнөт. Убакыттын өтүшү менен бул баалоо параметрлери HDD жана SSD дисктерин акылдуураак, ийкемдүүрөөк жана башкарууга оңой кылган технологиялар жана методологиялар менен толукталды. Жыл сайын диск өндүрүүчүлөрү чоң маалымат рыногу өзгөрөт деп ишара кылышат жана 2020-ж. IT лидерлери чоң көлөмдөгү маалыматтарды сактоонун жана башкаруунун натыйжалуу жолдорун көбүрөөк издеп жатышат жана дагы бир жолу сактоо тутумдарынын курсун өзгөртүүгө убада беришет. Бул макалада биз маалыматты сактоонун эң алдыңкы технологияларын чогулттук, ошондой эле алардын физикалык ишке ашырылышын таба элек футуристтик сактоочу түзүлүштөрдүн концепциялары жөнүндө сүйлөшөбүз.
Программалык камсыздоо менен аныкталган сактоо тармактары
Автоматташтыруу, ийкемдүүлүк жана сактоо сыйымдуулугунун жогорулашына жана кызматкерлердин натыйжалуулугун жогорулатууга келгенде, барган сайын көп ишканалар программалык камсыздоо менен аныкталган сактоо тармактарына же SDS (Программалык камсыздоо менен аныкталган сактагыч) деп аталган тармакка өтүүнү ойлонуп жатышат.
SDS технологиясынын негизги өзгөчөлүгү аппараттык каражаттарды программалык камсыздоодон бөлүү болуп саналат: башкача айтканда, ал билдирет . Кошумча, кадимки тармакка тиркелген сактагыч (NAS) же сактагыч тармагынын (SAN) тутумдарынан айырмаланып, SDS ар кандай стандарттуу x86 системасында иштөө үчүн иштелип чыккан. Көбүнчө, SDSти колдонуунун максаты административдик күч-аракетти аз талап кылуу менен операциялык чыгымдарды (OpEx) жакшыртуу болуп саналат.
HDD сактоо сыйымдуулугу 32 ТБ чейин көбөйөт
Салттуу магниттик сактоочу түзүлүштөр таптакыр өлбөйт, бирок технологиялык кайра жаралуу процессин баштан кечирүүдө. Заманбап HDD колдонуучуларга 16 ТБга чейин маалымат сактагычты сунуштай алат. Кийинки беш жылдын ичинде бул кубаттуулук эки эсе кебейет. Ошол эле учурда, катуу дисктер эң жеткиликтүү кокустук сактагыч болуп кала берет жана көптөгөн жылдар бою диск мейкиндигинин ар бир гигабайтына болгон баа боюнча өзүнүн артыкчылыктарын сактап калат.
Дараметин жогорулатуу буга чейин белгилүү болгон технологияларга негизделет:
- Гелий дисктери (гелий аэродинамикалык каршылыкты жана турбуленттүүлүктү азайтат, бул дискке көбүрөөк магниттик плиталарды орнотууга мүмкүндүк берет; жылуулукту өндүрүү жана энергияны керектөө көбөйбөйт);
- Термомагниттик дисктер (же HAMR HDD, анын пайда болушу 2021-жылы күтүлөт жана дисктин бир бөлүгү лазер менен ысытылганда жана кайра магниттелгенде микротолкундуу маалыматтарды жазуу принцибинде курулган);
- Капталган жазууга негизделген HDD (же маалымат тректери бири-биринин үстүнө жайгаштырылуучу SMR дисктери, плиткалуу форматта; бул маалыматтын жогорку тыгыздыгын камсыз кылат).
Гелий дисктери өзгөчө булут маалымат борборлорунда суроо-талапка ээ жана SMR HDDлери чоң архивдерди жана маалымат китепканаларын сактоо, көп талап кылынбаган маалыматтарга жетүү жана жаңыртуу үчүн оптималдуу. Алар ошондой эле камдык көчүрмөлөрдү түзүү үчүн идеалдуу болуп саналат.
NVMe дисктери дагы тезирээк болот
Биринчи SSD дисктери SATA же SAS интерфейси аркылуу энелик платаларга туташтырылган, бирок бул интерфейстер магниттик HDD дисктери үчүн 10 жылдан ашык мурда иштелип чыккан. Заманбап NVMe протоколу маалыматтарды иштетүү ылдамдыгын камсыз кылуучу системалар үчүн иштелип чыккан алда канча күчтүү байланыш протоколу. Натыйжада, 2019-2020-жылдардын этегинде биз каалаган класстагы колдонуучуларга жеткиликтүү болуп жаткан NVMe SSDтерге баалардын олуттуу төмөндөшүн көрүп жатабыз. Корпоративдик сегментте NVMe чечимдери чоң маалыматтарды реалдуу убакытта талдоо керек болгон ишканалар тарабынан өзгөчө бааланат.
Кингстон жана Samsung сыяктуу компаниялар 2020-жылы ишкананын колдонуучуларын эмне күтө аларын көрсөтүштү: биз бардыгыбыз PCIe 4.0 иштетилген NVMe SSD дисктерин маалымат борборуна маалыматтарды иштетүү ылдамдыгын кошуусун күтүп жатабыз. Жаңы өнүмдөрдүн жарыяланган өндүрүмдүүлүгү 4,8 ГБ/сек түзөт жана бул чектен алыс. Кийинки муундар 7 ГБ/сек өткөрүү жөндөмдүүлүгүн камсыз кыла алат.
NVMe-oF (же NVMe үстүнөн Fabrics) спецификациясы менен бирге уюмдар DAS (же Түздөн-түз тиркелген сактагыч) маалымат борборлору менен катуу атаандаша турган минималдуу кечигүү менен жогорку натыйжалуу сактоо тармактарын түзө алышат. Ошол эле учурда, NVMe-oF колдонуу менен, I/O операциялары кыйла натыйжалуу иштетилет, ал эми кечигүү DAS системалары менен салыштырууга болот. Аналитиктер NVMe-oF протоколунда иштеген системаларды жайылтуу 2020-жылы тездик менен тездейт деп болжолдошууда.
QLC эси акыры иштейби?
Quad Level Cell (QLC) NAND флэш эстутуму да рынокто популярдуулуктун жогорулашына күбө болот. QLC 2019-жылы киргизилген, ошондуктан рынокто минималдуу кабыл алынган. Бул 2020-жылы өзгөрөт, өзгөчө QLCтин мүнөздүү кыйынчылыктарын жеңүү үчүн LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) технологиясын кабыл алган компаниялардын арасында.
Аналитиктердин болжолдоолору боюнча, QLC клеткаларына негизделген SSD дисктерин сатуунун өсүшү 10% га өсөт, ал эми TLC чечимдери рыноктун 85% "басып алат". Кандай десек болот, QLC SSD дагы эле TLC SSDге салыштырмалуу аткаруу жагынан алда канча артта жана кийинки беш жылда маалымат борборлору үчүн негиз боло албайт.
Ошол эле учурда, NAND флэш эс тутумунун баасы 2020-жылы кымбаттайт деп күтүлүүдө, ошондуктан, мисалы, SSD контроллерин сатуучу Phison, баалардын өсүшү акыры керектөөчү SSD рыногун 4-бит флэш -QLC NAND эс тутумуна түртөт деп коем. Айтмакчы, Intel 144-кабаттуу QLC чечимдерин (96-кабаттуу өнүмдөрдүн ордуна) ишке киргизүүнү пландаштырууда. Ооба... биз HDDлерди андан ары маргиналдаштырууну көздөп жатабыз окшойт.
SCM эс тутуму: ылдамдыгы DRAMга жакын
SCM (Storage Class Memory) эс тутумун кеңири жайылтуу бир нече жылдар бою болжолдонуп келген жана 2020-жыл бул божомолдордун акыры ишке ашуусу үчүн баштапкы чекит болушу мүмкүн. Intel Optane, Toshiba XL-Flash жана Samsung Z-SSD эстутум модулдары ишкана рыногуна мурунтан эле киргени менен, алардын көрүнүшү басымдуу реакцияны жараткан жок.
Intelдин түзмөгү тез, бирок туруксуз DRAM өзгөчөлүктөрүн жайыраак, бирок туруктуу NAND сактагычы менен айкалыштырат. Бул комбинация колдонуучулардын DRAM ылдамдыгын жана NAND сыйымдуулугун камсыз кылган чоң маалымат топтомдору менен иштөө жөндөмүн жакшыртууга багытталган. SCM эс тутуму NAND негизиндеги альтернативалардан тезирээк эмес: ал он эсе тезирээк. Кечирүү - миллисекунд эмес, микросекунд.
Базар эксперттери SCMди колдонууну пландаштырган маалымат борборлору бул технология Intel Cascade Lake процессорлорун колдонгон серверлерде гана иштей тургандыгы менен чектелет деп белгилешет. Бирок, алардын ою боюнча, бул жогорку иштетүү ылдамдыгын камсыз кылуу үчүн иштеп жаткан маалымат борборлоруна жаңылоо толкунун токтотуу үчүн тоскоол болбойт.
Жакынкы реалдуулуктан алыскы келечекке
Көпчүлүк колдонуучулар үчүн маалыматтарды сактоо "сыйымдыктуу Армагеддон" сезимин камтыбайт. Бирок ойлонуп көрүңүз: учурда Интернетти колдонгон 3,7 миллиард адам күн сайын болжол менен 2,5 квинтиллион байт маалыматтарды иштеп чыгышат. Бул муктаждыкты канааттандыруу үчүн көбүрөөк маалымат борборлору керек.
Статистикалык маалыматтарга ылайык, 2025-жылга карата дүйнө жылына 160 Зетабайт маалыматтарды иштеп чыгууга даяр (бул байкоого боло турган Ааламдагы жылдыздардан да көп байт). Кыязы, келечекте биз Жер планетасынын ар бир чарчы метрин маалымат борборлору менен камтууга туура келет, антпесе корпорациялар маалыматтын мындай жогорку өсүшүнө ыңгайлаша алышпайт. Же... кээ бир маалыматтардан баш тартууга туура келет. Бирок, маалыматтын ашыкча жүктөлүшүнүн өсүп келе жаткан көйгөйүн чече турган бир нече потенциалдуу кызыктуу технологиялар бар.
Келечектеги маалыматтарды сактоо үчүн негиз катары ДНК структурасы
Маалыматты сактоонун жана иштетүүнүн жаңы жолдорун IT корпорациялары гана эмес, көптөгөн илимпоздор да издеп жатышат. Глобалдык милдет - миңдеген жылдар бою маалыматтын сакталышын камсыз кылуу. ETH Zurich, Switzerland изилдөөчүлөрү чечим ар бир тирүү клеткада бар органикалык маалыматтарды сактоо системасында болушу керек деп эсептешет: ДНК. Эң негизгиси, бул система компьютер пайда болгонго чейин эле "ойлоп табылган".
ДНК тилкелери маалымат алып жүрүүчү катары абдан татаал, компакттуу жана укмуштуудай тыгыз: илимпоздордун пикири боюнча, 455 экзабайт маалымат ДНКнын граммында жазылса болот, мында 1 Эбайт миллиард гигабайтка барабар. Биринчи эксперименттер ДНКга 83 КБ маалыматты жазууга мүмкүндүк берди, андан кийин химия жана биологиялык илимдер кафедрасынын окутуучусу Роберт Грасс жаңы он жылдыкта медицина тармагы менен тыгызыраак биригиши керек деген ойду айтты. жазуу технологиялары жана маалыматтарды сактоо тармагында биргелешкен иштеп чыгуулар үчүн IT структурасы.
Окумуштуулардын айтымында, ДНК чынжырларына негизделген органикалык маалыматтарды сактоочу түзүлүштөр маалыматты миллион жылга чейин сактай алат жана биринчи талап боюнча аны так камсыздай алат. Мүмкүн, бир нече ондогон жылдардан кийин көпчүлүк дисктер дал ушул мүмкүнчүлүк үчүн күрөшүшү мүмкүн: маалыматтарды узак убакытка ишенимдүү жана сыйымдуулук менен сактоо мүмкүнчүлүгү.
Швейцариялыктар ДНКга негизделген сактоо системаларында иштеген жалгыз адамдар эмес. Бул суроо 1953-жылы Фрэнсис Крик ДНКнын кош спиралын ачкандан бери көтөрүлүп келет. Бирок, ошол учурда, адамзат жөн эле мындай эксперименттер үчүн жетиштүү билимге ээ болгон эмес. ДНК сактоодо салттуу ой жүгүртүү жаңы ДНК молекулаларынын синтезине багытталган; биттердин ырааттуулугун төрт ДНК жуптарынын ырааттуулугуна дал келтирүү жана сакталышы керек болгон бардык сандарды көрсөтүү үчүн жетиштүү молекулаларды түзүү. Ошентип, 2019-жылдын жайында CATALOG компаниясынын инженерлери 16 ГБ англис тилиндеги Википедияны синтетикалык полимерлерден түзүлгөн ДНКга жаздырууга жетишти. Маселе бул процесстин жай жана кымбат экендигинде, бул маалыматтарды сактоого келгенде олуттуу тоскоолдук болуп саналат.
Жалгыз ДНК эмес...: молекулалык сактоочу түзүлүштөр
Браун университетинин (АКШ) изилдөөчүлөрүнүн айтымында, ДНК молекуласы маалыматтарды бир миллион жылга чейин молекулярдык сактоонун жалгыз варианты эмес. Төмөн молекулярдык салмактагы метаболиттер органикалык сактоо катары да иштей алат. Метаболиттердин жыйындысына маалымат жазылганда, молекулалар бири-бири менен өз ара аракеттенип, аларда жазылган маалыматтарды камтыган жаңы электрдик нейтралдуу бөлүкчөлөрдү чыгара башташат.
Айтмакчы, изилдөөчүлөр муну менен эле токтоп калбастан, органикалык молекулалардын жыйындысын кеңейтишти, бул жазылган маалыматтардын тыгыздыгын жогорулатууга мүмкүндүк берди. Мындай маалыматты окуу химиялык анализ аркылуу мүмкүн болот. Бир гана терс нерсе, мындай органикалык сактоочу аппаратты ишке ашыруу лабораториялык шарттардан тышкары, практикада азырынча мүмкүн эмес. Бул келечек үчүн гана өнүгүү.
5D оптикалык эс тутуму: маалыматтарды сактоодогу революция
Дагы бир эксперименталдык репозиторий Англиянын Саутгемптон университетинин иштеп чыгуучуларына таандык. Миллиондогон жылдарга созула турган инновациялык санариптик сактоо тутумун түзүү аракетинде окумуштуулар фемтосекунддук импульстарды жазууга негизделген кичинекей кварц дискине маалыматтарды жазуу процессин иштеп чыгышты. Сактоо системасы чоң көлөмдөгү маалыматтарды архивдөө жана муздак сактоо үчүн иштелип чыккан жана беш өлчөмдүү сактоо катары сүрөттөлөт.
Эмне үчүн беш өлчөмдүү? Чындыгында маалымат бир нече катмарда, анын ичинде кадимки үч өлчөм менен коддолгон. Бул өлчөмдөргө дагы эки кошулат — өлчөм жана нанодот багыты. Мындай мини-дискке жазыла турган маалыматтардын сыйымдуулугу 100 петабайтка чейин, ал эми сактоо мөөнөтү 13,8°Сге чейинки температурада 190 миллиард жылды түзөт. Диск туруштук бере ала турган максималдуу жылытуу температурасы 982 °C. Кыскасы... бул иш жүзүндө түбөлүктүү!
Саутгемптон университетинин иши жакында Microsoftтун көңүлүн бурду, анын булуттагы сактоо программасы Project Silica учурдагы сактоо технологияларын кайра карап чыгууга багытталган. "Чакан-жумшак" болжолдоолорго ылайык, 2023-жылга чейин 100 зетабайттан ашык маалымат булуттарда сакталат, ошондуктан чоң масштабдагы сактоо тутумдары да кыйынчылыктарга дуушар болот.
Kingston Technology өнүмдөрү тууралуу көбүрөөк маалымат алуу үчүн компаниянын расмий сайтына кириңиз.
Source: www.habr.com