नयाँ डाटा भण्डारण प्रविधिहरू: के हामीले २०२० मा सफलता देख्नेछौं?

धेरै दशकहरूका लागि, भण्डारण प्रविधिको प्रगति मुख्य रूपमा भण्डारण क्षमता र डाटा पढ्न/लेख्ने गतिको सन्दर्भमा मापन गरिएको छ। समय बित्दै जाँदा, यी मूल्याङ्कन मापदण्डहरूलाई HDD र SSD ड्राइभहरूलाई स्मार्ट, थप लचिलो र व्यवस्थापन गर्न सजिलो बनाउने प्रविधिहरू र विधिहरूद्वारा पूरक गरिएको छ। प्रत्येक वर्ष, ड्राइभ निर्माताहरूले परम्परागत रूपमा संकेत गर्छन् कि ठूलो डाटा बजार परिवर्तन हुनेछ, र 2020 कुनै अपवाद छैन। आईटी नेताहरू बढ्दो मात्रामा डाटा भण्डारण र व्यवस्थापन गर्न कुशल तरिकाहरू खोजिरहेका छन्, र एक पटक फेरि भण्डारण प्रणालीको पाठ्यक्रम परिवर्तन गर्ने वाचा गर्दैछन्। यस लेखमा, हामीले जानकारी भण्डारण गर्नका लागि सबैभन्दा उन्नत प्रविधिहरू सङ्कलन गरेका छौं, र भविष्यको भण्डारण उपकरणहरूको अवधारणाहरूको बारेमा पनि कुरा गर्नेछौं जुन तिनीहरूको भौतिक कार्यान्वयन फेला पार्न बाँकी छ।

सफ्टवेयर परिभाषित भण्डारण नेटवर्कहरू

जब यो स्वचालन, लचिलोपन र बढेको भण्डारण क्षमताको साथमा कर्मचारी दक्षताको साथमा आउँछ, अधिक र अधिक उद्यमहरूले तथाकथित सफ्टवेयर-परिभाषित भण्डारण नेटवर्कहरू वा SDS (सफ्टवेयर-परिभाषित भण्डारण) मा स्विच गर्ने विचार गरिरहेका छन्।

SDS टेक्नोलोजी को मुख्य विशेषता सफ्टवेयर देखि हार्डवेयर को अलग छ: त्यो हो, यसको मतलब भण्डारण कार्यहरूको भर्चुअलाइजेशन। थप रूपमा, परम्परागत नेटवर्क-संलग्न भण्डारण (NAS) वा भण्डारण क्षेत्र नेटवर्क (SAN) प्रणालीहरूको विपरीत, SDS कुनै पनि मानक x86 प्रणालीमा चलाउन डिजाइन गरिएको हो। प्रायः, एक SDS को तैनाती को लक्ष्य को संचालन खर्च (OpEx) सुधार गर्न को लागी कम प्रशासनिक प्रयास को आवश्यकता छ।

HDD ड्राइभको क्षमता 32 TB मा वृद्धि हुनेछ

परम्परागत चुम्बकीय भण्डारण उपकरणहरू मरेका छैनन्, तर केवल प्राविधिक पुनर्जागरणको अनुभव गरिरहेका छन्। आधुनिक HDD ले प्रयोगकर्ताहरूलाई 16 TB सम्मको डाटा भण्डारण प्रस्ताव गर्न सक्छ। आगामी पाँच वर्षमा यो क्षमता दोब्बर हुनेछ । एकै समयमा, हार्ड डिस्क ड्राइभहरू सबैभन्दा किफायती अनियमित पहुँच भण्डारणको रूपमा जारी रहनेछन् र धेरै वर्षसम्म डिस्क स्पेसको प्रति गिगाबाइट मूल्यमा तिनीहरूको प्राथमिकता कायम राख्नेछ।

क्षमता वृद्धि पहिले नै ज्ञात प्रविधिहरूमा आधारित हुनेछ:

• हेलियम ड्राइभहरू (हेलियमले एरोडायनामिक ड्र्याग र टर्ब्युलेन्स कम गर्छ, ड्राइभमा थप चुम्बकीय प्लेटहरू स्थापना गर्न अनुमति दिन्छ; गर्मी उत्पादन र शक्ति खपत बढ्दैन);
• थर्मोम्याग्नेटिक ड्राइभहरू (वा HAMR HDD, जसको उपस्थिति 2021 मा अपेक्षित छ र माइक्रोवेभ डाटा रेकर्डिङको सिद्धान्तमा बनाइएको छ, जब डिस्कको एक भाग लेजरद्वारा तताइन्छ र पुन: चुम्बकीय हुन्छ);
• टाइल गरिएको रेकर्डिङमा आधारित HDD (वा SMR ड्राइभहरू, जहाँ डाटा ट्र्याकहरू एक अर्काको माथि राखिएको छ, टाइल गरिएको ढाँचामा; यसले सूचना रेकर्डिङको उच्च घनत्व सुनिश्चित गर्दछ)।

हेलियम ड्राइभहरू विशेष गरी क्लाउड डाटा केन्द्रहरूमा मागमा छन्, र SMR HDD हरू ठूला अभिलेखहरू र डाटा लाइब्रेरीहरू भण्डारण गर्न, पहुँच गर्न र डाटा अपडेट गर्नका लागि इष्टतम छन् जुन धेरै पटक आवश्यक छैन। तिनीहरू ब्याकअपहरू सिर्जना गर्नका लागि पनि उपयुक्त छन्।

NVMe ड्राइभहरू अझ छिटो हुनेछन्

पहिलो SSD ड्राइभहरू SATA वा SAS इन्टरफेस मार्फत मदरबोर्डहरूमा जडान गरिएको थियो, तर यी इन्टरफेसहरू चुम्बकीय HDD ड्राइभहरूको लागि 10 वर्ष भन्दा पहिले विकसित गरिएको थियो। आधुनिक NVMe प्रोटोकल उच्च डाटा प्रशोधन गति प्रदान गर्ने प्रणालीहरूको लागि डिजाइन गरिएको धेरै शक्तिशाली संचार प्रोटोकल हो। नतिजाको रूपमा, 2019-2020 को मोडमा हामी NVMe SSDs को मूल्यमा गम्भीर गिरावट देख्छौं, जुन कुनै पनि वर्गका प्रयोगकर्ताहरूका लागि उपलब्ध भइरहेका छन्। कर्पोरेट खण्डमा, NVMe समाधानहरू विशेष गरी ती उद्यमहरू द्वारा मूल्यवान हुन्छन् जुन वास्तविक समयमा ठूलो डेटा विश्लेषण गर्न आवश्यक छ।

Kingston र Samsung जस्ता कम्पनीहरूले 2020 मा इन्टरप्राइज प्रयोगकर्ताहरूले के अपेक्षा गर्न सक्छन् भनेर देखाइसकेका छन्: हामी सबै PCIe 4.0-सक्षम NVMe SSDs लाई डाटा सेन्टरमा थप डाटा प्रोसेसिंग गति थप्नको लागि पर्खिरहेका छौं। नयाँ उत्पादनहरूको घोषित प्रदर्शन 4,8 GB/s छ, र यो सीमा भन्दा टाढा छ। अर्को पुस्ता Kingston NVMe SSD PCIe gen 4.0 7 GB/s को थ्रुपुट प्रदान गर्न सक्षम हुनेछ।

NVMe-oF (वा NVMe over Fabrics) स्पेसिफिकेसनको साथमा, संगठनहरूले DAS (वा प्रत्यक्ष-संलग्न भण्डारण) डेटा केन्द्रहरूसँग कडा प्रतिस्पर्धा गर्ने न्यूनतम विलम्बताका साथ उच्च प्रदर्शन भण्डारण नेटवर्कहरू सिर्जना गर्न सक्षम हुनेछन्। एकै समयमा, NVMe-oF प्रयोग गरेर, I/O अपरेसनहरू अधिक कुशलतापूर्वक प्रशोधन गरिन्छ, जबकि विलम्बता DAS प्रणालीहरूसँग तुलना गर्न सकिन्छ। विश्लेषकहरूले भविष्यवाणी गर्छन् कि NVMe-oF प्रोटोकलमा चलिरहेको प्रणालीहरूको तैनाती 2020 मा द्रुत गतिमा हुनेछ।

के QLC मेमोरी अन्ततः काम गर्छ?

क्वाड लेभल सेल (QLC) NAND फ्ल्यास मेमोरी पनि बजारमा बढ्दो लोकप्रियता देख्नेछ। QLC 2019 मा प्रस्तुत गरिएको थियो र त्यसैले बजारमा न्यूनतम अपनाएको छ। यो २०२० मा परिवर्तन हुनेछ, विशेष गरी QLC को अन्तर्निहित चुनौतीहरू पार गर्न LightOS ग्लोबल फ्ल्यास ट्रान्सलेसन लेयर (GFTL) प्रविधि अपनाएका कम्पनीहरूमा।

विश्लेषकहरूको पूर्वानुमान अनुसार, QLC कक्षहरूमा आधारित SSD ड्राइभहरूको बिक्री वृद्धि 10% ले वृद्धि हुनेछ, जबकि TLC समाधानहरूले बजारको 85% "क्याप्चर" गर्नेछ। कसैले जे भने पनि, QLC SSD अझै पनि TLC SSD को तुलनामा कार्यसम्पादनमा धेरै पछाडि छ र अर्को पाँच वर्षमा डेटा केन्द्रहरूको लागि आधार बन्ने छैन।

एकै समयमा, 2020 मा NAND फ्ल्यास मेमोरीको लागत बढ्ने अपेक्षा गरिएको छ, त्यसैले एसएसडी नियन्त्रक विक्रेता फिसन, उदाहरणका लागि, बढ्दो मूल्यहरूले अन्ततः उपभोक्ता एसएसडी बजारलाई 4-बिट फ्ल्यास -QLC NAND मेमोरी तिर धकेल्नेछ भन्ने शर्त राखेको छ। वैसे, इंटेलले 144-तह QLC समाधानहरू सुरू गर्ने योजना बनाएको छ (96-तह उत्पादनहरूको सट्टा)। खैर... यस्तो देखिन्छ कि हामी HDDs को थप सीमान्तीकरणको लागि जाँदैछौं।

SCM मेमोरी: गति DRAM को नजिक

SCM (भण्डारण क्लास मेमोरी) मेमोरीको व्यापक अपनत्व धेरै वर्षदेखि भविष्यवाणी गरिएको छ, र 2020 यी भविष्यवाणीहरू अन्ततः सत्य हुनको लागि सुरूवात बिन्दु हुन सक्छ। जबकि Intel Optane, Toshiba XL-Flash र Samsung Z-SSD मेमोरी मोड्युलहरू पहिले नै इन्टरप्राइज बजारमा प्रवेश गरिसकेका छन्, तिनीहरूको उपस्थितिले अत्यधिक प्रतिक्रिया उत्पन्न गरेको छैन।

इंटेलको यन्त्रले छिटो तर अस्थिर DRAM को विशेषताहरूलाई ढिलो तर निरन्तर NAND भण्डारणको साथ संयोजन गर्दछ। यो संयोजनले DRAM गति र NAND क्षमता दुवै प्रदान गर्दै ठूला डेटा सेटहरूसँग काम गर्ने प्रयोगकर्ताहरूको क्षमता सुधार गर्ने लक्ष्य राखेको छ। SCM मेमोरी NAND-आधारित विकल्पहरू भन्दा छिटो मात्र होइन: यो दस गुणा छिटो छ। विलम्बता माइक्रोसेकेन्ड हो, मिलिसेकेन्ड होइन।

बजार विशेषज्ञहरूले नोट गर्छन् कि डेटा केन्द्रहरू SCM प्रयोग गर्ने योजनामा ​​​​सिमित हुनेछन् कि यो प्रविधिले Intel Cascade Lake प्रोसेसरहरू प्रयोग गर्ने सर्भरहरूमा मात्र काम गर्नेछ। यद्यपि, तिनीहरूको विचारमा, उच्च प्रशोधन गति प्रदान गर्न अवस्थित डाटा केन्द्रहरूमा अपग्रेडको लहरलाई रोक्न यो ठेस लाग्ने अवरोध हुनेछैन।

निकट भविष्य देखि टाढा भविष्य सम्म

धेरैजसो प्रयोगकर्ताहरूका लागि, डाटा भण्डारणमा "capacitive Armageddon" को भावना समावेश हुँदैन। तर यसको बारेमा सोच्नुहोस्: हाल इन्टरनेट प्रयोग गर्ने 3,7 बिलियन मानिसहरूले हरेक दिन लगभग 2,5 क्विन्टिलियन बाइट डेटा उत्पन्न गर्छन्। यो आवश्यकता पूरा गर्न, अधिक र अधिक डाटा केन्द्रहरू आवश्यक छ।

तथ्याङ्कहरूका अनुसार, 2025 सम्म संसार प्रति वर्ष 160 जेटाबाइट डाटा प्रशोधन गर्न तयार छ (यो अवलोकनयोग्य ब्रह्माण्डमा ताराहरू भन्दा बढी बाइट हो)। यो सम्भव छ कि भविष्यमा हामीले ग्रह पृथ्वीको प्रत्येक वर्ग मिटरलाई डाटा सेन्टरहरूले कभर गर्नुपर्नेछ, अन्यथा निगमहरूले सूचनामा यस्तो उच्च वृद्धिलाई अनुकूलन गर्न सक्षम हुनेछैनन्। वा... तपाईंले केही डेटा छोड्नुपर्नेछ। यद्यपि, त्यहाँ धेरै सम्भावित रोचक प्रविधिहरू छन् जसले सूचना ओभरलोडको बढ्दो समस्या समाधान गर्न सक्छ।

भविष्यको डाटा भण्डारणको लागि आधारको रूपमा DNA संरचना

IT निगमहरूले मात्र जानकारी भण्डारण र प्रशोधन गर्न नयाँ तरिकाहरू खोजिरहेका छैनन्, तर धेरै वैज्ञानिकहरू पनि। विश्वव्यापी कार्य भनेको हजारौं वर्षसम्म जानकारीको संरक्षण सुनिश्चित गर्नु हो। ETH जुरिच, स्विट्जरल्याण्डका शोधकर्ताहरू विश्वास गर्छन् कि समाधान जैविक डाटा भण्डारण प्रणालीमा फेला पार्नुपर्दछ जुन हरेक जीवित कोशिकामा अवस्थित हुन्छ: डीएनए। र सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कुरा, यो प्रणाली "आविष्कार" कम्प्युटर को आगमन अघि धेरै थियो।

डीएनए स्ट्र्यान्डहरू धेरै जटिल, कम्प्याक्ट र जानकारी वाहकहरूको रूपमा अविश्वसनीय रूपमा घना हुन्छन्: वैज्ञानिकहरूका अनुसार, 455 Exabytes डाटा DNA को एक ग्राममा रेकर्ड गर्न सकिन्छ, जहाँ 1 Ebyte एक अरब गीगाबाइट बराबर छ। पहिलो प्रयोगले डिएनएमा ८३ KB जानकारी रेकर्ड गर्न सम्भव बनाएको छ, त्यसपछि रसायन विज्ञान र जैविक विज्ञान विभागका शिक्षक रोबर्ट ग्रासले नयाँ दशकमा चिकित्सा क्षेत्रलाई अझ नजिकबाट एकताबद्ध गर्न आवश्यक रहेको धारणा व्यक्त गरे। रेकर्डिङ टेक्नोलोजीहरू र डाटा भण्डारणको क्षेत्रमा संयुक्त विकासका लागि IT संरचना।

वैज्ञानिकहरूका अनुसार डीएनए चेनमा आधारित जैविक डाटा भण्डारण यन्त्रहरूले एक मिलियन वर्षसम्म जानकारी भण्डारण गर्न र पहिलो अनुरोधमा सही रूपमा उपलब्ध गराउन सक्छ। यो सम्भव छ कि केहि दशकहरूमा, धेरै ड्राइभहरू ठीक यो अवसरको लागि संघर्ष गर्नेछन्: लामो समयको लागि भरपर्दो र क्षमतापूर्वक डेटा भण्डारण गर्ने क्षमता।

DNA-आधारित भण्डारण प्रणालीहरूमा काम गर्ने स्विसहरू मात्र होइनन्। यो प्रश्न सन् १९५३ देखि नै उठेको छ, जब फ्रान्सिस क्रिकले डीएनएको दोहोरो हेलिक्स पत्ता लगाएका थिए। तर त्यस क्षणमा, मानवतासँग मात्र यस्ता प्रयोगहरूको लागि पर्याप्त ज्ञान थिएन। डीएनए भण्डारणमा परम्परागत सोचले नयाँ डीएनए अणुहरूको संश्लेषणमा ध्यान केन्द्रित गरेको छ; बिट्सको अनुक्रमलाई चार DNA आधार जोडीहरूको अनुक्रममा मिलाउने र भण्डार गर्न आवश्यक सबै संख्याहरू प्रतिनिधित्व गर्न पर्याप्त अणुहरू सिर्जना गर्दै। यसरी, 1953 को गर्मीमा, CATALOG कम्पनीका इन्जिनियरहरूले सिंथेटिक पोलिमरबाट निर्मित DNA मा 2019 GB अंग्रेजी भाषाको विकिपीडिया रेकर्ड गर्न सफल भए। समस्या यो छ कि यो प्रक्रिया ढिलो र महँगो छ, जुन डाटा भण्डारणमा आउँदा महत्त्वपूर्ण अवरोध हो।

DNA मात्र होइन...: आणविक भण्डारण यन्त्रहरू

ब्राउन युनिभर्सिटी (अमेरिका) का अनुसन्धानकर्ताहरूले डीएनए अणु एक लाख वर्षसम्म डाटाको आणविक भण्डारणको एक मात्र विकल्प नभएको बताएका छन्। कम आणविक तौल मेटाबोलाइटहरूले पनि जैविक भण्डारणको रूपमा कार्य गर्न सक्छ। जब जानकारी मेटाबोलाइटहरूको सेटमा लेखिएको हुन्छ, अणुहरू एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्न थाल्छन् र नयाँ विद्युतीय तटस्थ कणहरू उत्पादन गर्न थाल्छन् जुन तिनीहरूमा रेकर्ड गरिएको डाटा समावेश गर्दछ।

वैसे, शोधकर्ताहरू त्यहाँ रोकिएनन् र जैविक अणुहरूको सेट विस्तार गरे, जसले रेकर्ड गरिएको डाटाको घनत्व बढाउन सम्भव बनायो। यस्तो जानकारी पढ्ने रासायनिक विश्लेषण मार्फत सम्भव छ। केवल नकारात्मक यो हो कि यस्तो जैविक भण्डारण उपकरणको कार्यान्वयन अभ्यासमा, प्रयोगशाला अवस्था बाहिर अझै सम्भव छैन। यो भविष्यको लागि विकास मात्र हो।

5D अप्टिकल मेमोरी: डाटा भण्डारणमा एक क्रान्ति

अर्को प्रयोगात्मक भण्डार साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय, इङ्गल्याण्डका विकासकर्ताहरूको हो। लाखौं वर्षसम्म टिक्न सक्ने अभिनव डिजिटल भण्डारण प्रणाली सिर्जना गर्ने प्रयासमा, वैज्ञानिकहरूले फेमटोसेकेन्ड पल्स रेकर्डिङमा आधारित सानो क्वार्ट्ज डिस्कमा डाटा रेकर्ड गर्ने प्रक्रिया विकास गरेका छन्। भण्डारण प्रणाली ठूलो मात्रामा डाटाको संग्रह र चिसो भण्डारणको लागि डिजाइन गरिएको हो र यसलाई पाँच-आयामी भण्डारणको रूपमा वर्णन गरिएको छ।

किन पाँच-आयामी? तथ्य यो हो कि जानकारी सामान्य तीन आयामहरू सहित धेरै तहहरूमा इन्कोड गरिएको छ। यी आयामहरूमा दुई थप थपिएका छन् - आकार र nanodot अभिविन्यास। यस्तो मिनी-ड्राइभमा रेकर्ड गर्न सकिने डाटा क्षमता १०० पेटाबाइट्ससम्म हुन्छ, र १९० डिग्री सेल्सियससम्मको तापक्रममा भण्डारण जीवन १३.८ बिलियन वर्ष हुन्छ। अधिकतम ताप तापक्रम जुन डिस्कले सहन सक्छ 100 डिग्री सेल्सियस हो। छोटकरीमा... यो व्यावहारिक रूपमा अनन्त छ!

साउथह्याम्प्टन विश्वविद्यालयको कामले भर्खरै माइक्रोसफ्टको ध्यान खिचेको छ, जसको क्लाउड भण्डारण कार्यक्रम, प्रोजेक्ट सिलिकाले हालको भण्डारण प्रविधिहरूमा पुनर्विचार गर्ने लक्ष्य राखेको छ। "सानो-नरम" पूर्वानुमान अनुसार, 2023 सम्ममा 100 जेटाबाइट्स भन्दा बढी जानकारी क्लाउडहरूमा भण्डारण गरिनेछ, त्यसैले ठूलो मात्रामा भण्डारण प्रणालीहरूले पनि कठिनाइहरूको सामना गर्नेछ।

किंग्स्टन टेक्नोलोजी उत्पादनहरूको बारेमा थप जानकारीको लागि, कृपया कम्पनीको आधिकारिक वेबसाइटमा जानुहोस्।

स्रोत: www.habr.com