Нови технологии за складирање податоци: ќе видиме ли пробив во 2020 година?

За неколку децении, напредокот во технологијата за складирање се мери првенствено во однос на капацитетот за складирање и брзината на читање/запишување на податоците. Со текот на времето, овие параметри за евалуација беа дополнети со технологии и методологии кои ги прават HDD и SSD дисковите попаметни, пофлексибилни и полесни за управување. Секоја година, производителите на дискови традиционално навестуваат дека пазарот на големи податоци ќе се промени, а 2020 година не е исклучок. ИТ лидерите се повеќе бараат ефикасни начини за складирање и управување со огромни количини на податоци и уште еднаш ветуваат дека ќе го променат текот на системите за складирање. Во оваа статија, ги собравме најнапредните технологии за складирање на информации, а ќе зборуваме и за концептите на футуристички уреди за складирање кои допрва треба да ја најдат нивната физичка имплементација.

Софтвер дефинирани мрежи за складирање

Кога станува збор за автоматизација, флексибилност и зголемен капацитет за складирање заедно со зголемена ефикасност на персоналот, се повеќе претпријатија размислуваат да се префрлат на таканаречените софтверски дефинирани мрежи за складирање или SDS (Software-Defined Storage).

Клучната карактеристика на SDS технологијата е одвојувањето на хардверот од софтверот: тоа значи виртуелизација на функциите за складирање. Дополнително, за разлика од конвенционалните системи за складирање прикачени на мрежа (NAS) или системи за складирање област (SAN), SDS е дизајниран да работи на кој било стандарден систем x86. Доста често, целта на распоредувањето на SDS е да се подобрат оперативните трошоци (OpEx) додека бара помал административен напор.

Капацитетот на хард дисковите ќе се зголеми на 32 TB

Традиционалните магнетни уреди за складирање воопшто не се мртви, туку само доживуваат технолошка ренесанса. Современите хард дискови веќе можат да им понудат на корисниците до 16 TB складирање податоци. Во текот на следните пет години, овој капацитет ќе се удвои. Во исто време, хард дисковите ќе продолжат да бидат најприфатливото складирање со случаен пристап и ќе го задржат својот примат во цена по гигабајт простор на дискот уште многу години.

Зголемувањето на капацитетот ќе се заснова на веќе познати технологии:

• Погони со хелиум (хелиумот го намалува аеродинамичниот отпор и турбуленцијата, овозможувајќи да се инсталираат повеќе магнетни плочи во погонот; производството на топлина и потрошувачката на енергија не се зголемуваат);
• Термомагнетни погони (или HAMR HDD, чие појавување се очекува во 2021 година и е изградено на принципот на снимање на податоци од микробранова печка, кога дел од дискот се загрева со ласер и се магнетизира);
• HDD базиран на снимање со плочки (или SMR-дискови, каде што траките за податоци се поставени една врз друга, во формат со плочки; ова обезбедува висока густина на снимање на информации).

Дисковите со хелиум се особено барани во центрите за податоци во облак, а SMR HDD-овите се оптимални за складирање на големи архиви и библиотеки со податоци, за пристап и ажурирање на податоци што не се бараат многу често. Тие се исто така идеални за создавање резервни копии.

NVMe дисковите ќе станат уште побрзи

Првите SSD-дискови беа поврзани со матични плочи преку SATA или SAS интерфејсот, но овие интерфејси беа развиени пред повеќе од 10 години за магнетни HDD дискови. Современиот протокол NVMe е многу помоќен протокол за комуникација дизајниран за системи кои обезбедуваат висока брзина на обработка на податоци. Како резултат на тоа, на крајот од 2019-2020 година гледаме сериозен пад на цените за NVMe SSD-дискови, кои стануваат достапни за која било класа на корисници. Во корпоративниот сегмент, NVMe решенијата се особено ценети од оние претпријатија кои треба да анализираат големи податоци во реално време.

Компаниите како Кингстон и Самсунг веќе покажаа што може да очекуваат корисниците на претпријатијата во 2020 година: сите чекаме NVMe SSD со овозможен PCIe 4.0 да додадат уште поголема брзина на обработка на податоци во центарот за податоци. Декларираните перформанси на новите производи се 4,8 GB/s и тоа е далеку од границата. Следните генерации Kingston NVMe SSD PCIe генерација 4.0 ќе може да обезбеди пропусност од 7 GB/s.

Заедно со спецификацијата NVMe-oF (или NVMe преку ткаенини), организациите ќе можат да создаваат мрежи за складирање со високи перформанси со минимална латентност што силно ќе се натпреваруваат со центрите за податоци DAS (или директно прикачено складирање). Во исто време, користејќи NVMe-oF, операциите за влез/излез се обработуваат поефикасно, додека латентноста е споредлива со системите DAS. Аналитичарите предвидуваат дека распоредувањето на системите што работат на протоколот NVMe-oF брзо ќе се забрза во 2020 година.

Дали конечно ќе работи QLC меморијата?

NAND флеш меморијата со четири нивоа (QLC) ќе има зголемена популарност на пазарот. QLC беше воведен во 2019 година и затоа имаше минимално усвојување на пазарот. Ова ќе се промени во 2020 година, особено меѓу компаниите кои ја усвоија технологијата LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) за да ги надминат вродените предизвици на QLC.

Според прогнозите на аналитичарите, растот на продажбата на SSD-дискови базирани на QLC ќелии ќе се зголеми за 10%, додека TLC решенијата ќе „заробат“ 85% од пазарот. Што и да се каже, QLC SSD сè уште е далеку зад перформансите во споредба со TLC SSD и нема да стане основа за центри за податоци во следните пет години.

Во исто време, цената на NAND флеш меморијата се очекува да се зголеми во 2020 година, така што продавачот на SSD контролери Phison, на пример, се обложува дека зголемувањето на цените на крајот ќе го турка потрошувачкиот пазар на SSD кон 4-битна флеш-QLC NAND меморија. Инаку, Интел планира да лансира QLC решенија со 144 слоеви (наместо производи со 96 слоеви). Па... се чини дека одиме кон понатамошна маргинализација на HDD-овите.

SCM меморија: брзина блиску до DRAM

Широкото усвојување на меморијата SCM (меморија од класа за складирање) се предвидува веќе неколку години, а 2020 година би можела да биде почетна точка за конечно да се остварат овие предвидувања. Додека мемориските модули Intel Optane, Toshiba XL-Flash и Samsung Z-SSD веќе влегоа на пазарот на претпријатија, нивниот изглед не предизвика огромна реакција.

Уредот на Интел ги комбинира карактеристиките на брзиот, но нестабилен DRAM со побавно, но упорно складирање NAND. Оваа комбинација има за цел да ја подобри способноста на корисниците да работат со големи збирки податоци, обезбедувајќи и брзина на DRAM и капацитет на NAND. SCM меморијата не е само побрза од алтернативите базирани на NAND: таа е десет пати побрза. Латентноста е микросекунди, а не милисекунди.

Пазарните експерти забележуваат дека центрите за податоци кои планираат да користат SCM ќе бидат ограничени поради фактот што оваа технологија ќе работи само на сервери кои користат процесори Intel Cascade Lake. Сепак, според нивното мислење, ова нема да биде камен на сопнување за да се запре бранот надградби на постоечките центри за податоци со цел да се обезбедат високи брзини на обработка.

Од предвидливата реалност до далечната иднина

За повеќето корисници, складирањето податоци не вклучува чувство на „капацитивен Армагедон“. Но, размислете за тоа: 3,7 милијарди луѓе кои моментално користат Интернет генерираат околу 2,5 квинтилиони бајти податоци секој ден. За да се задоволи оваа потреба, потребни се сè повеќе центри за податоци.

Според статистичките податоци, до 2025 година светот е подготвен да обработува 160 зетабајти податоци годишно (тоа е повеќе бајти од ѕвездите во набљудуваниот универзум). Многу е веројатно дека во иднина секој квадратен метар од планетата Земја ќе треба да го покриваме со центри за податоци, инаку корпорациите едноставно нема да можат да се прилагодат на толку висок раст на информациите. Или... ќе треба да се откажеш од некои податоци. Сепак, постојат неколку потенцијално интересни технологии кои би можеле да го решат растечкиот проблем со преоптоварување со информации.

Структурата на ДНК како основа за идно складирање на податоци

Не само ИТ корпорациите бараат нови начини за складирање и обработка на информации, туку и многу научници. Глобалната задача е да се обезбеди зачувување на информациите илјадници години. Истражувачите од ЕТХ Цирих, Швајцарија, веруваат дека решението мора да се најде во органски систем за складирање податоци што постои во секоја жива клетка: ДНК. И што е најважно, овој систем беше „измислен“ долго пред појавата на компјутерот.

Низите на ДНК се многу сложени, компактни и неверојатно густи како носители на информации: според научниците, 455 егзабајти податоци можат да се запишат во грам ДНК, каде што 1 ебајт е еквивалентен на милијарда гигабајти. Првите експерименти веќе овозможија да се забележат 83 KB информации во ДНК, по што наставникот на Катедрата за хемија и биолошки науки, Роберт Грас, изрази идеја дека во новата деценија медицинската област треба поблиску да се обедини со ИТ структурата за заеднички развој на полето на технологиите за снимање и складирање податоци.

Според научниците, органските уреди за складирање податоци базирани на синџири на ДНК би можеле да складираат информации до милион години и прецизно да ги обезбедат по првото барање. Можно е за неколку децении, повеќето дискови да се борат за токму оваа можност: способност за сигурно и капацитетно складирање на податоци долго време.

Швајцарците не се единствените кои работат на системи за складирање базирани на ДНК. Ова прашање се поставува уште од 1953 година, кога Френсис Крик ја открил двојната спирала на ДНК. Но, во тој момент, човештвото едноставно немало доволно знаење за такви експерименти. Традиционалното размислување во складирањето на ДНК се фокусираше на синтеза на нови молекули на ДНК; усогласување на низа од битови со низа од четири базни парови на ДНК и создавање доволно молекули за да се претстават сите броеви што треба да се складираат. Така, во летото 2019 година, инженерите од компанијата CATALOG успеаја да снимаат 16 GB Википедија на англиски јазик во ДНК создадена од синтетички полимери. Проблемот е што овој процес е бавен и скап, што е значително тесно грло кога станува збор за складирање податоци.

Не само ДНК...: уреди за молекуларно складирање

Истражувачите од Универзитетот Браун (САД) велат дека молекулата на ДНК не е единствената опција за молекуларно складирање на податоци до милион години. Метаболитите со ниска молекуларна тежина можат да дејствуваат и како органско складирање. Кога информациите се запишуваат на збир на метаболити, молекулите почнуваат да комуницираат едни со други и произведуваат нови електрично неутрални честички кои ги содржат податоците запишани во нив.

Патем, истражувачите не застанаа тука и го проширија збирот на органски молекули, што овозможи да се зголеми густината на снимените податоци. Читањето на таквите информации е можно преку хемиска анализа. Единствената негатива е што имплементацијата на таков органски уред за складирање сè уште не е возможна во пракса, надвор од лабораториски услови. Ова е само развој за иднината.

5D оптичка меморија: револуција во складирањето податоци

Друго експериментално складиште им припаѓа на програмери од Универзитетот во Саутемптон, Англија. Во обид да создадат иновативен систем за дигитално складирање кој може да трае милиони години, научниците развија процес за снимање на податоци на мал кварцен диск кој се базира на снимање на пулсот во фемтосекунда. Системот за складирање е дизајниран за архивирање и ладно складирање на големи количини на податоци и е опишан како петдимензионално складирање.

Зошто пет-димензионални? Факт е дека информациите се кодирани во неколку слоеви, вклучувајќи ги и вообичаените три димензии. На овие димензии се додадени уште две - големина и ориентација на наноточки. Капацитетот на податоци што може да се сними на таков мини-диск е до 100 петабајти, а рокот на складирање е 13,8 милијарди години на температури до 190°C. Максималната температура на греење што може да ја издржи дискот е 982 °C. Накратко... практично е вечно!

Работата на Универзитетот во Саутемптон неодамна го привлече вниманието на Мајкрософт, чија програма за складирање облак Project Silica има за цел да ги преиспита сегашните технологии за складирање. Според „малите-меки“ прогнози, до 2023 година повеќе од 100 зетабајти информации ќе бидат складирани во облаците, така што дури и големите системи за складирање ќе се соочат со тешкотии.

За повеќе информации за производите на Kingston Technology, посетете ја официјалната веб-страница на компанијата.

Извор: www.habr.com