Selama beberapa dekad, kemajuan dalam teknologi storan telah diukur terutamanya dari segi kapasiti storan dan kelajuan baca/tulis data. Dari masa ke masa, parameter penilaian ini telah ditambah dengan teknologi dan metodologi yang menjadikan pemacu HDD dan SSD lebih pintar, lebih fleksibel dan lebih mudah untuk diurus. Setiap tahun, pengeluar pemacu secara tradisinya membayangkan bahawa pasaran data besar akan berubah, dan 2020 tidak terkecuali. Pemimpin IT semakin mencari cara yang cekap untuk menyimpan dan mengurus sejumlah besar data, dan sekali lagi berikrar untuk mengubah perjalanan sistem storan. Dalam artikel ini, kami telah mengumpulkan teknologi termaju untuk menyimpan maklumat, dan juga akan membincangkan tentang konsep peranti storan futuristik yang masih belum menemui pelaksanaan fizikalnya.
Rangkaian Storan Ditakrifkan Perisian
Apabila ia berkaitan dengan automasi, fleksibiliti dan kapasiti storan yang meningkat ditambah dengan kecekapan kakitangan yang meningkat, semakin banyak perusahaan sedang mempertimbangkan untuk beralih kepada rangkaian storan yang ditakrifkan perisian atau SDS (Software-Defined Storage).
Ciri utama teknologi SDS ialah pengasingan perkakasan daripada perisian: iaitu, ia bermakna . Selain itu, tidak seperti sistem storan terpasang rangkaian (NAS) atau rangkaian kawasan storan (SAN) konvensional, SDS direka bentuk untuk dijalankan pada mana-mana sistem x86 standard. Selalunya, matlamat menggunakan SDS adalah untuk meningkatkan perbelanjaan operasi (OpEx) sambil memerlukan usaha pentadbiran yang kurang.
Kapasiti pemacu HDD akan meningkat kepada 32 TB
Peranti storan magnet tradisional tidak mati sama sekali, tetapi hanya mengalami kebangkitan teknologi. HDD moden sudah boleh menawarkan pengguna sehingga 16 TB storan data. Dalam tempoh lima tahun akan datang, kapasiti ini akan berganda. Pada masa yang sama, pemacu cakera keras akan terus menjadi storan capaian rawak yang paling berpatutan dan akan mengekalkan keutamaannya dalam harga setiap gigabait ruang cakera untuk beberapa tahun akan datang.
Peningkatan kapasiti akan berdasarkan teknologi yang telah diketahui:
- Pemacu helium (helium mengurangkan seretan dan pergolakan aerodinamik, membolehkan lebih banyak plat magnet dipasang dalam pemacu; penjanaan haba dan penggunaan kuasa tidak meningkat);
- Pemacu termomagnetik (atau HDD HAMR, yang penampilannya dijangka pada tahun 2021 dan dibina berdasarkan prinsip rakaman data gelombang mikro, apabila bahagian cakera dipanaskan oleh laser dan dimagnetkan semula);
- HDD berdasarkan rakaman berjubin (atau pemacu SMR, di mana trek data diletakkan di atas satu sama lain, dalam format berjubin; ini memastikan ketumpatan tinggi rakaman maklumat).
Pemacu helium amat diperlukan dalam pusat data awan, dan HDD SMR adalah optimum untuk menyimpan arkib besar dan perpustakaan data, mengakses dan mengemas kini data yang tidak diperlukan dengan kerap. Mereka juga sesuai untuk membuat sandaran.
Pemacu NVMe akan menjadi lebih pantas
Pemacu SSD pertama disambungkan ke papan induk melalui antara muka SATA atau SAS, tetapi antara muka ini telah dibangunkan lebih daripada 10 tahun yang lalu untuk pemacu HDD magnetik. Protokol NVMe moden ialah protokol komunikasi yang lebih berkuasa yang direka untuk sistem yang menyediakan kelajuan pemprosesan data yang tinggi. Akibatnya, pada permulaan 2019-2020 kami melihat penurunan harga yang serius untuk SSD NVMe, yang tersedia untuk mana-mana kelas pengguna. Dalam segmen korporat, penyelesaian NVMe sangat dihargai oleh perusahaan yang perlu menganalisis data besar dalam masa nyata.
Syarikat seperti Kingston dan Samsung telah pun menunjukkan perkara yang boleh diharapkan oleh pengguna perusahaan pada tahun 2020: kita semua menunggu NVMe SSD yang didayakan PCIe 4.0 untuk menambahkan lebih banyak kelajuan pemprosesan data ke pusat data. Prestasi produk baharu yang diisytiharkan ialah 4,8 GB/s, dan ini jauh daripada had. Generasi seterusnya akan dapat memberikan daya pemprosesan sebanyak 7 GB/s.
Bersama-sama dengan spesifikasi NVMe-oF (atau NVMe over Fabrics), organisasi akan dapat mencipta rangkaian storan berprestasi tinggi dengan kependaman minimum yang akan bersaing hebat dengan pusat data DAS (atau Direct-attached storage). Pada masa yang sama, menggunakan NVMe-oF, operasi I/O diproses dengan lebih cekap, manakala kependaman adalah setanding dengan sistem DAS. Penganalisis meramalkan bahawa penggunaan sistem yang berjalan pada protokol NVMe-oF akan dipercepatkan dengan pantas pada 2020.
Adakah memori QLC akhirnya berfungsi?
Memori kilat NAND Quad Level Cell (QLC) juga akan menyaksikan peningkatan populariti dalam pasaran. QLC telah diperkenalkan pada 2019 dan oleh itu mempunyai penggunaan minimum dalam pasaran. Ini akan berubah pada tahun 2020, terutamanya dalam kalangan syarikat yang telah menggunakan teknologi LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) untuk mengatasi cabaran sedia ada QLC.
Menurut ramalan penganalisis, pertumbuhan jualan pemacu SSD berdasarkan sel QLC akan meningkat sebanyak 10%, manakala penyelesaian TLC akan "menangkap" 85% pasaran. Walau apa pun, QLC SSD masih jauh ketinggalan dalam prestasi berbanding TLC SSD dan tidak akan menjadi asas untuk pusat data dalam tempoh lima tahun akan datang.
Pada masa yang sama, kos memori kilat NAND dijangka meningkat pada tahun 2020, jadi vendor pengawal SSD Phison, sebagai contoh, bertaruh bahawa kenaikan harga akhirnya akan mendorong pasaran SSD pengguna ke arah memori flash 4-bit -QLC NAND. Dengan cara ini, Intel merancang untuk melancarkan penyelesaian QLC 144 lapisan (bukannya produk 96 lapisan). Nah... nampaknya kita sedang menuju ke arah peminggiran selanjutnya terhadap HDD.
Memori SCM: kelajuan hampir dengan DRAM
Penggunaan meluas memori SCM (Memori Kelas Penyimpanan) telah diramalkan selama beberapa tahun, dan 2020 boleh menjadi titik permulaan untuk ramalan ini akhirnya menjadi kenyataan. Walaupun modul memori Intel Optane, Toshiba XL-Flash dan Samsung Z-SSD telah pun memasuki pasaran perusahaan, penampilan mereka tidak menyebabkan reaksi yang menggalakkan.
Peranti Intel menggabungkan ciri-ciri DRAM yang pantas tetapi tidak stabil dengan storan NAND yang lebih perlahan tetapi berterusan. Gabungan ini bertujuan untuk meningkatkan keupayaan pengguna untuk bekerja dengan set data yang besar, memberikan kedua-dua kelajuan DRAM dan kapasiti NAND. Memori SCM bukan sahaja lebih pantas daripada alternatif berasaskan NAND: ia sepuluh kali lebih pantas. Latensi ialah mikrosaat, bukan milisaat.
Pakar pasaran ambil perhatian bahawa pusat data yang merancang untuk menggunakan SCM akan dihadkan oleh fakta bahawa teknologi ini hanya akan berfungsi pada pelayan yang menggunakan pemproses Intel Cascade Lake. Walau bagaimanapun, pada pendapat mereka, ini tidak akan menjadi batu penghalang untuk menghentikan gelombang peningkatan kepada pusat data sedia ada untuk menyediakan kelajuan pemprosesan yang tinggi.
Dari realiti yang boleh dijangka kepada masa depan yang jauh
Bagi kebanyakan pengguna, storan data tidak melibatkan rasa "Armageddon kapasitif." Tetapi fikirkanlah: 3,7 bilion orang yang menggunakan Internet pada masa ini menjana kira-kira 2,5 kuintlion bait data setiap hari. Untuk memenuhi keperluan ini, semakin banyak pusat data diperlukan.
Menurut statistik, menjelang 2025 dunia bersedia untuk memproses 160 Zetabait data setahun (iaitu lebih banyak bait daripada bintang di Alam Semesta yang boleh diperhatikan). Berkemungkinan pada masa hadapan kita perlu meliputi setiap meter persegi planet Bumi dengan pusat data, jika tidak, syarikat tidak akan dapat menyesuaikan diri dengan pertumbuhan maklumat yang begitu tinggi. Atau... anda perlu menyerahkan beberapa data. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa teknologi yang berpotensi menarik yang boleh menyelesaikan masalah beban maklumat yang semakin meningkat.
Struktur DNA sebagai asas untuk penyimpanan data masa hadapan
Bukan sahaja syarikat IT sedang mencari cara baharu untuk menyimpan dan memproses maklumat, tetapi juga ramai saintis. Tugas global adalah untuk memastikan pemeliharaan maklumat selama beribu-ribu tahun. Penyelidik dari ETH Zurich, Switzerland, percaya bahawa penyelesaian itu mesti ditemui dalam sistem penyimpanan data organik yang wujud dalam setiap sel hidup: DNA. Dan yang paling penting, sistem ini "dicipta" jauh sebelum kemunculan komputer.
Untaian DNA sangat kompleks, padat dan sangat padat sebagai pembawa maklumat: menurut saintis, 455 Exabait data boleh direkodkan dalam gram DNA, di mana 1 Ebyte bersamaan dengan satu bilion gigabait. Eksperimen pertama telah memungkinkan untuk merekodkan 83 KB maklumat dalam DNA, selepas itu seorang guru di Jabatan Kimia dan Sains Biologi, Robert Grass, menyatakan idea bahawa dalam dekad baru bidang perubatan perlu bersatu lebih rapat dengan struktur IT untuk pembangunan bersama dalam bidang teknologi rakaman dan penyimpanan data.
Menurut saintis, peranti penyimpanan data organik berdasarkan rantai DNA boleh menyimpan maklumat sehingga sejuta tahun dan memberikannya dengan tepat atas permintaan pertama. Ada kemungkinan bahawa dalam beberapa dekad, kebanyakan pemacu akan bergelut untuk mendapatkan peluang ini: keupayaan untuk menyimpan data dengan andal dan luas untuk masa yang lama.
Switzerland bukan satu-satunya yang bekerja pada sistem storan berasaskan DNA. Persoalan ini telah dibangkitkan sejak 1953, apabila Francis Crick menemui heliks ganda DNA. Tetapi pada masa itu, manusia tidak mempunyai pengetahuan yang cukup untuk eksperimen sedemikian. Pemikiran tradisional dalam penyimpanan DNA telah memberi tumpuan kepada sintesis molekul DNA baru; memadankan jujukan bit kepada jujukan empat pasangan asas DNA dan mencipta molekul yang mencukupi untuk mewakili semua nombor yang perlu disimpan. Oleh itu, pada musim panas 2019, jurutera dari syarikat KATALOG berjaya merekodkan 16 GB Wikipedia bahasa Inggeris ke dalam DNA yang dihasilkan daripada polimer sintetik. Masalahnya ialah proses ini lambat dan mahal, yang merupakan kesesakan yang ketara apabila melibatkan penyimpanan data.
Bukan DNA sahaja...: peranti penyimpanan molekul
Penyelidik dari Universiti Brown (AS) mengatakan bahawa molekul DNA bukanlah satu-satunya pilihan untuk penyimpanan data molekul sehingga sejuta tahun. Metabolit berat molekul rendah juga boleh bertindak sebagai simpanan organik. Apabila maklumat ditulis kepada satu set metabolit, molekul mula berinteraksi antara satu sama lain dan menghasilkan zarah neutral elektrik baharu yang mengandungi data yang direkodkan di dalamnya.
Dengan cara ini, para penyelidik tidak berhenti di situ dan mengembangkan set molekul organik, yang memungkinkan untuk meningkatkan ketumpatan data yang direkodkan. Membaca maklumat sedemikian boleh dilakukan melalui analisis kimia. Satu-satunya negatif ialah pelaksanaan peranti storan organik sedemikian belum lagi mungkin dalam amalan, di luar keadaan makmal. Ini hanyalah pembangunan untuk masa hadapan.
Memori optik 5D: revolusi dalam penyimpanan data
Satu lagi repositori percubaan adalah milik pembangun dari Universiti Southampton, England. Dalam usaha untuk mencipta sistem storan digital inovatif yang boleh bertahan selama berjuta-juta tahun, saintis telah membangunkan proses untuk merekod data pada cakera kuarza kecil yang berdasarkan rakaman nadi femtosecond. Sistem storan direka bentuk untuk mengarkib dan storan sejuk bagi volum data yang besar dan digambarkan sebagai storan lima dimensi.
Mengapa lima dimensi? Hakikatnya ialah maklumat dikodkan dalam beberapa lapisan, termasuk tiga dimensi biasa. Pada dimensi ini dua lagi ditambahβsaiz dan orientasi nanodot. Kapasiti data yang boleh dirakam pada pemacu mini sedemikian adalah sehingga 100 Petabait, dan hayat simpanan ialah 13,8 bilion tahun pada suhu sehingga 190Β°C. Suhu pemanasan maksimum yang boleh tahan cakera ialah 982 Β°C. Pendek kata... ia boleh dikatakan kekal!
Kerja Universiti Southampton baru-baru ini telah menarik perhatian Microsoft, yang program penyimpanan awan Project Silica bertujuan untuk memikirkan semula teknologi storan semasa. Menurut ramalan "kecil-lembut", menjelang 2023 lebih daripada 100 Zetabait maklumat akan disimpan dalam awan, jadi sistem storan berskala besar pun akan menghadapi kesukaran.
Untuk maklumat lanjut tentang produk Teknologi Kingston, sila layari laman web rasmi syarikat.
Sumber: www.habr.com