नवीन डेटा स्टोरेज तंत्रज्ञान: आम्ही 2020 मध्ये एक प्रगती पाहणार आहोत?

अनेक दशकांपासून, स्टोरेज तंत्रज्ञानातील प्रगती प्रामुख्याने स्टोरेज क्षमता आणि डेटा रीड/राईट स्पीडच्या संदर्भात मोजली गेली आहे. कालांतराने, या मूल्यमापन मापदंडांना तंत्रज्ञान आणि पद्धतींनी पूरक केले गेले आहे जे HDD आणि SSD ड्राइव्हस् अधिक हुशार, अधिक लवचिक आणि व्यवस्थापित करणे सोपे करतात. दरवर्षी, ड्राइव्ह उत्पादक पारंपारिकपणे सूचित करतात की बिग डेटा मार्केट बदलेल आणि 2020 हा अपवाद नाही. आयटी नेते मोठ्या प्रमाणात डेटा संचयित आणि व्यवस्थापित करण्यासाठी कार्यक्षम मार्ग शोधत आहेत आणि पुन्हा एकदा स्टोरेज सिस्टम बदलण्याचे वचन देत आहेत. या लेखात, आम्ही माहिती संचयित करण्यासाठी सर्वात प्रगत तंत्रज्ञान एकत्रित केले आहे आणि भविष्यातील स्टोरेज डिव्हाइसेसच्या संकल्पनांवर देखील चर्चा करू ज्यांना त्यांची प्रत्यक्ष अंमलबजावणी अद्याप सापडलेली नाही.

सॉफ्टवेअर परिभाषित स्टोरेज नेटवर्क

जेव्हा ऑटोमेशन, लवचिकता आणि वाढीव स्टोरेज क्षमता आणि वाढीव कर्मचारी कार्यक्षमतेचा विचार केला जातो, तेव्हा अधिकाधिक उपक्रम तथाकथित सॉफ्टवेअर-परिभाषित स्टोरेज नेटवर्क किंवा SDS (सॉफ्टवेअर-परिभाषित स्टोरेज) वर स्विच करण्याचा विचार करत आहेत.

SDS तंत्रज्ञानाचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे सॉफ्टवेअरपासून हार्डवेअर वेगळे करणे: म्हणजेच याचा अर्थ स्टोरेज फंक्शन्सचे आभासीकरण. याव्यतिरिक्त, पारंपारिक नेटवर्क-संलग्न स्टोरेज (NAS) किंवा स्टोरेज एरिया नेटवर्क (SAN) सिस्टमच्या विपरीत, SDS कोणत्याही मानक x86 सिस्टमवर चालण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. बर्‍याचदा, कमी प्रशासकीय प्रयत्नांची आवश्यकता असताना, ऑपरेटिंग खर्च (OpEx) सुधारणे हे SDS तैनात करण्याचे उद्दिष्ट असते.

HDD ड्राइव्हची क्षमता 32 TB पर्यंत वाढेल

पारंपारिक चुंबकीय स्टोरेज साधने अजिबात मृत नाहीत, परंतु केवळ तांत्रिक पुनर्जागरण अनुभवत आहेत. आधुनिक HDDs आधीच वापरकर्त्यांना 16 TB पर्यंत डेटा स्टोरेज देऊ शकतात. पुढील पाच वर्षांत ही क्षमता दुप्पट होईल. त्याच वेळी, हार्ड डिस्क ड्राइव्ह हे सर्वात परवडणारे रँडम ऍक्सेस स्टोरेज राहतील आणि पुढील अनेक वर्षे डिस्क स्पेसच्या प्रति गीगाबाइट किमतीमध्ये त्यांची प्रमुखता टिकवून ठेवतील.

क्षमता वाढ आधीच ज्ञात तंत्रज्ञानावर आधारित असेल:

• हेलियम ड्राइव्ह (हेलियम वायुगतिकीय ड्रॅग आणि टर्ब्युलेन्स कमी करते, ड्राइव्हमध्ये अधिक चुंबकीय प्लेट्स स्थापित करण्यास अनुमती देते; उष्णता निर्मिती आणि वीज वापर वाढत नाही);
• थर्मोमॅग्नेटिक ड्राइव्हस् (किंवा एचएएमआर एचडीडी, ज्याचा देखावा 2021 मध्ये अपेक्षित आहे आणि मायक्रोवेव्ह डेटा रेकॉर्डिंगच्या तत्त्वावर तयार केला आहे, जेव्हा डिस्कचा एक भाग लेसरद्वारे गरम केला जातो आणि पुन्हा चुंबकीय केला जातो);
• टाइल केलेल्या रेकॉर्डिंगवर आधारित HDD (किंवा SMR ड्राइव्हस्, जिथे डेटा ट्रॅक एकमेकांच्या वर, टाइल केलेल्या स्वरूपात ठेवलेले असतात; हे माहिती रेकॉर्डिंगची उच्च घनता सुनिश्चित करते).

हेलियम ड्राइव्हला विशेषतः क्लाउड डेटा सेंटर्समध्ये मागणी आहे आणि SMR HDDs मोठ्या संग्रहण आणि डेटा लायब्ररी संचयित करण्यासाठी, डेटामध्ये प्रवेश करण्यासाठी आणि अद्यतनित करण्यासाठी इष्टतम आहेत ज्याची आवश्यकता नसते. ते बॅकअप तयार करण्यासाठी देखील आदर्श आहेत.

NVMe ड्राइव्ह आणखी वेगवान होतील

प्रथम SSD ड्राइव्ह SATA किंवा SAS इंटरफेसद्वारे मदरबोर्डशी जोडलेले होते, परंतु हे इंटरफेस 10 वर्षांपूर्वी चुंबकीय HDD ड्राइव्हसाठी विकसित केले गेले होते. आधुनिक NVMe प्रोटोकॉल हा अधिक शक्तिशाली संप्रेषण प्रोटोकॉल आहे जो उच्च डेटा प्रक्रिया गती प्रदान करणार्‍या प्रणालींसाठी डिझाइन केलेला आहे. परिणामी, 2019-2020 च्या वळणावर आम्हाला NVMe SSD च्या किमतींमध्ये गंभीर घसरण दिसते, जी कोणत्याही वर्गाच्या वापरकर्त्यांसाठी उपलब्ध होत आहेत. कॉर्पोरेट सेगमेंटमध्ये, NVMe सोल्यूशन्स विशेषत: अशा उपक्रमांद्वारे मूल्यवान आहेत ज्यांना रिअल टाइममध्ये मोठ्या डेटाचे विश्लेषण करणे आवश्यक आहे.

किंग्स्टन आणि सॅमसंग सारख्या कंपन्यांनी 2020 मध्ये एंटरप्राइझ वापरकर्ते काय अपेक्षा करू शकतात हे आधीच दर्शविले आहे: डेटा सेंटरमध्ये आणखी डेटा प्रोसेसिंग गती जोडण्यासाठी आम्ही सर्व PCIe 4.0-सक्षम NVMe SSD ची वाट पाहत आहोत. नवीन उत्पादनांची घोषित कामगिरी 4,8 GB/s आहे आणि हे मर्यादेपासून खूप दूर आहे. पुढच्या पिढ्या किंग्स्टन NVMe SSD PCIe gen 4.0 7 GB/s चा थ्रुपुट प्रदान करण्यास सक्षम असेल.

NVMe-oF (किंवा NVMe over Fabrics) तपशीलासह, संस्था किमान लेटन्सीसह उच्च-कार्यक्षमता स्टोरेज नेटवर्क तयार करू शकतील जे DAS (किंवा डायरेक्ट-संलग्न स्टोरेज) डेटा केंद्रांशी जोरदार स्पर्धा करतील. त्याच वेळी, NVMe-oF वापरून, I/O ऑपरेशन्स अधिक कार्यक्षमतेने प्रक्रिया केल्या जातात, तर लेटन्सी DAS सिस्टमशी तुलना करता येते. विश्लेषकांचा अंदाज आहे की NVMe-oF प्रोटोकॉलवर चालणार्‍या सिस्टमची तैनाती 2020 मध्ये वेगाने होईल.

QLC मेमरी शेवटी काम करेल?

क्वाड लेव्हल सेल (QLC) NAND फ्लॅश मेमरी देखील बाजारात वाढती लोकप्रियता पाहणार आहे. क्यूएलसी 2019 मध्ये सादर करण्यात आली होती आणि त्यामुळे बाजारात कमीत कमी अवलंब करण्यात आला आहे. 2020 मध्ये हे बदलेल, विशेषत: ज्या कंपन्यांनी QLC च्या अंतर्निहित आव्हानांवर मात करण्यासाठी LightOS ग्लोबल फ्लॅश ट्रान्सलेशन लेयर (GFTL) तंत्रज्ञान स्वीकारले आहे.

विश्लेषकांच्या अंदाजानुसार, QLC सेलवर आधारित SSD ड्राइव्हची विक्री वाढ 10% ने वाढेल, तर TLC सोल्यूशन्स 85% मार्केट "कॅप्चर" करेल. कोणी काहीही म्हणो, QLC SSD अजूनही TLC SSD च्या तुलनेत कार्यक्षमतेत खूप मागे आहे आणि पुढील पाच वर्षात डेटा केंद्रांसाठी आधार बनणार नाही.

त्याच वेळी, NAND फ्लॅश मेमरीची किंमत 2020 मध्ये वाढण्याची अपेक्षा आहे, म्हणून SSD नियंत्रक विक्रेता फीसन, उदाहरणार्थ, वाढत्या किंमतीमुळे ग्राहक SSD मार्केटला 4-बिट फ्लॅश -QLC NAND मेमरीकडे ढकलले जाईल अशी पैज लावली आहे. तसे, इंटेल 144-लेयर क्यूएलसी सोल्यूशन्स (96-लेयर उत्पादनांऐवजी) लॉन्च करण्याची योजना आखत आहे. बरं... असे दिसते की आम्ही एचडीडीच्या आणखी मार्जिनलायझेशनकडे जात आहोत.

SCM मेमरी: DRAM च्या जवळचा वेग

SCM (स्टोरेज क्लास मेमरी) मेमरीचा व्यापक अवलंब करण्याचा अंदाज अनेक वर्षांपासून वर्तवला जात आहे आणि 2020 हे अंदाज खरे ठरण्यासाठी प्रारंभिक बिंदू असू शकतात. इंटेल ऑप्टेन, तोशिबा एक्सएल-फ्लॅश आणि सॅमसंग झेड-एसएसडी मेमरी मॉड्यूल्सने आधीच एंटरप्राइझ मार्केटमध्ये प्रवेश केला आहे, परंतु त्यांच्या देखाव्याने जबरदस्त प्रतिक्रिया दिली नाही.

इंटेलचे डिव्हाइस वेगवान परंतु अस्थिर DRAM च्या वैशिष्ट्यांना हळू पण सतत NAND स्टोरेजसह एकत्र करते. DRAM गती आणि NAND क्षमता दोन्ही प्रदान करून मोठ्या डेटा सेटसह कार्य करण्याची वापरकर्त्यांची क्षमता सुधारणे हे या संयोजनाचे उद्दिष्ट आहे. SCM मेमरी फक्त NAND-आधारित पर्यायांपेक्षा वेगवान नाही: ती दहापट वेगवान आहे. विलंब मायक्रोसेकंद आहे, मिलीसेकंद नाही.

मार्केट तज्ञांनी नोंदवले आहे की SCM वापरण्याची योजना आखत असलेली डेटा केंद्रे मर्यादित असतील की हे तंत्रज्ञान केवळ इंटेल कॅस्केड लेक प्रोसेसर वापरून सर्व्हरवर कार्य करेल. तथापि, त्यांच्या मते, उच्च प्रक्रिया गती प्रदान करण्यासाठी विद्यमान डेटा केंद्रांमध्ये अपग्रेडची लाट थांबवण्यासाठी हे अडखळणार नाही.

नजीकच्या वास्तवापासून दूरच्या भविष्यापर्यंत

बर्‍याच वापरकर्त्यांसाठी, डेटा स्टोरेजमध्ये "कॅपेसिटिव्ह आर्मागेडन" ची भावना समाविष्ट नसते. पण याचा विचार करा: सध्या इंटरनेट वापरणारे ३.७ अब्ज लोक दररोज सुमारे २.५ क्विंटिलियन बाइट डेटा तयार करतात. ही गरज पूर्ण करण्यासाठी अधिकाधिक डेटा सेंटर्सची गरज आहे.

आकडेवारीनुसार, 2025 पर्यंत जग प्रतिवर्षी 160 झेटाबाइट डेटावर प्रक्रिया करण्यास तयार आहे (हे निरीक्षण करण्यायोग्य विश्वातील ताऱ्यांपेक्षा जास्त बाइट्स आहे). अशी शक्यता आहे की भविष्यात आपल्याला ग्रह पृथ्वीच्या प्रत्येक चौरस मीटरला डेटा केंद्रांनी कव्हर करावे लागेल, अन्यथा कॉर्पोरेशन्स माहितीच्या इतक्या मोठ्या वाढीशी जुळवून घेऊ शकणार नाहीत. किंवा... तुम्हाला काही डेटा सोडावा लागेल. तथापि, माहितीच्या ओव्हरलोडच्या वाढत्या समस्येचे निराकरण करणार्‍या अनेक संभाव्य मनोरंजक तंत्रज्ञान आहेत.

भविष्यातील डेटा स्टोरेजसाठी आधार म्हणून डीएनए रचना

केवळ आयटी कॉर्पोरेशनच माहिती संग्रहित करण्यासाठी आणि त्यावर प्रक्रिया करण्याचे नवीन मार्ग शोधत नाहीत तर अनेक शास्त्रज्ञ देखील आहेत. हजारो वर्षे माहितीचे जतन करणे हे जागतिक कार्य आहे. ETH झुरिच, स्वित्झर्लंड येथील संशोधकांचा असा विश्वास आहे की प्रत्येक जिवंत पेशीमध्ये अस्तित्वात असलेल्या सेंद्रिय डेटा स्टोरेज सिस्टममध्ये समाधान शोधले पाहिजे: डीएनए. आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, संगणकाच्या आगमनापूर्वी या प्रणालीचा "शोध" लागला होता.

माहिती वाहक म्हणून डीएनए स्ट्रँड अतिशय जटिल, संक्षिप्त आणि आश्चर्यकारकपणे दाट आहेत: शास्त्रज्ञांच्या मते, डीएनएच्या एका ग्रॅममध्ये 455 एक्साबाइट डेटा रेकॉर्ड केला जाऊ शकतो, जेथे 1 इबाइट एक अब्ज गिगाबाइट्सच्या समतुल्य आहे. पहिल्या प्रयोगांमुळे डीएनएमध्ये 83 KB माहिती रेकॉर्ड करणे आधीच शक्य झाले आहे, त्यानंतर रसायनशास्त्र आणि जीवशास्त्र विभागातील शिक्षक रॉबर्ट ग्रास यांनी विचार व्यक्त केला की नवीन दशकात वैद्यकीय क्षेत्राला अधिक जवळून एकत्र करणे आवश्यक आहे. रेकॉर्डिंग तंत्रज्ञान आणि डेटा स्टोरेजच्या क्षेत्रातील संयुक्त विकासासाठी आयटी संरचना.

शास्त्रज्ञांच्या म्हणण्यानुसार, डीएनए साखळीवर आधारित सेंद्रिय डेटा स्टोरेज उपकरणे एक दशलक्ष वर्षांपर्यंत माहिती साठवू शकतात आणि पहिल्या विनंतीनुसार ती अचूकपणे प्रदान करू शकतात. हे शक्य आहे की काही दशकांमध्ये, बहुतेक ड्राइव्ह या संधीसाठी तंतोतंत संघर्ष करतील: बर्याच काळासाठी विश्वसनीय आणि सक्षमपणे डेटा संचयित करण्याची क्षमता.

DNA-आधारित स्टोरेज सिस्टमवर केवळ स्विस लोकच काम करत नाहीत. हा प्रश्न 1953 पासून उपस्थित झाला आहे, जेव्हा फ्रान्सिस क्रिकने डीएनएच्या दुहेरी हेलिक्सचा शोध लावला. परंतु त्या क्षणी, मानवतेला अशा प्रयोगांसाठी पुरेसे ज्ञान नव्हते. डीएनए स्टोरेजमधील पारंपारिक विचारसरणीने नवीन डीएनए रेणूंच्या संश्लेषणावर लक्ष केंद्रित केले आहे; बिट्सचा क्रम चार डीएनए बेस जोड्यांच्या क्रमाशी जुळवणे आणि संग्रहित करणे आवश्यक असलेल्या सर्व संख्यांचे प्रतिनिधित्व करण्यासाठी पुरेसे रेणू तयार करणे. अशाप्रकारे, 2019 च्या उन्हाळ्यात, CATALOG कंपनीच्या अभियंत्यांनी सिंथेटिक पॉलिमरपासून तयार केलेल्या DNA मध्ये 16 GB इंग्रजी भाषेतील विकिपीडिया रेकॉर्ड करण्यात यशस्वी झाले. समस्या अशी आहे की ही प्रक्रिया मंद आणि महाग आहे, जी डेटा स्टोरेजच्या बाबतीत एक महत्त्वपूर्ण अडचण आहे.

एकटे डीएनए नाही...: आण्विक स्टोरेज उपकरणे

ब्राउन युनिव्हर्सिटी (यूएसए) च्या संशोधकांचे म्हणणे आहे की डीएनए रेणू हा एक दशलक्ष वर्षांपर्यंत डेटाच्या आण्विक संचयनाचा एकमेव पर्याय नाही. कमी आण्विक वजन चयापचय सेंद्रीय संचयन म्हणून देखील कार्य करू शकतात. जेव्हा माहिती चयापचयांच्या संचावर लिहिली जाते, तेव्हा रेणू एकमेकांशी संवाद साधू लागतात आणि नवीन विद्युत तटस्थ कण तयार करतात ज्यात त्यांच्यामध्ये रेकॉर्ड केलेला डेटा असतो.

तसे, संशोधक तिथेच थांबले नाहीत आणि सेंद्रीय रेणूंचा संच विस्तारित केला, ज्यामुळे रेकॉर्ड केलेल्या डेटाची घनता वाढवणे शक्य झाले. रासायनिक विश्लेषणाद्वारे अशी माहिती वाचणे शक्य आहे. केवळ नकारात्मक म्हणजे अशा सेंद्रिय स्टोरेज डिव्हाइसची अंमलबजावणी प्रयोगशाळेच्या बाहेरील परिस्थितीमध्ये अद्याप शक्य नाही. हा फक्त भविष्याचा विकास आहे.

5D ऑप्टिकल मेमरी: डेटा स्टोरेज मध्ये एक क्रांती

दुसरे प्रायोगिक भांडार इंग्लंडमधील साउथॅम्प्टन विद्यापीठातील विकसकांचे आहे. लाखो वर्षे टिकेल अशी अभिनव डिजिटल स्टोरेज प्रणाली तयार करण्याच्या प्रयत्नात, शास्त्रज्ञांनी फेमटोसेकंद पल्स रेकॉर्डिंगवर आधारित लहान क्वार्ट्ज डिस्कवर डेटा रेकॉर्ड करण्याची प्रक्रिया विकसित केली आहे. स्टोरेज सिस्टम मोठ्या प्रमाणात डेटा संग्रहित करण्यासाठी आणि कोल्ड स्टोरेजसाठी डिझाइन केले आहे आणि त्याचे वर्णन पंच-आयामी स्टोरेज म्हणून केले आहे.

पंचमिती का? वस्तुस्थिती अशी आहे की नेहमीच्या तीन आयामांसह माहिती अनेक स्तरांमध्ये एन्कोड केलेली आहे. या परिमाणांमध्ये आणखी दोन जोडले आहेत—आकार आणि नॅनोडॉट ओरिएंटेशन. अशा मिनी-ड्राइव्हवर रेकॉर्ड करता येणारी डेटा क्षमता 100 पेटाबाइट्स पर्यंत आहे आणि 13,8°C पर्यंत तापमानात स्टोरेज लाइफ 190 अब्ज वर्षे आहे. डिस्क सहन करू शकणारे कमाल गरम तापमान 982 °C आहे. थोडक्यात... ते व्यावहारिकदृष्ट्या शाश्वत आहे!

युनिव्हर्सिटी ऑफ साउथॅम्प्टनच्या कार्याकडे अलीकडेच मायक्रोसॉफ्टचे लक्ष वेधले गेले आहे, ज्याचा क्लाउड स्टोरेज प्रोग्राम प्रोजेक्ट सिलिका सध्याच्या स्टोरेज तंत्रज्ञानाचा पुनर्विचार करण्याचा उद्देश आहे. "स्मॉल-सॉफ्ट" अंदाजानुसार, 2023 पर्यंत 100 पेक्षा जास्त झेटाबाइट्स माहिती ढगांमध्ये साठवली जाईल, त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात स्टोरेज सिस्टमला देखील अडचणी येतील.

किंग्स्टन टेक्नॉलॉजी उत्पादनांबद्दल अधिक माहितीसाठी, कृपया कंपनीच्या अधिकृत वेबसाइटला भेट द्या.

स्त्रोत: www.habr.com