I flere tiår har fremskritt innen lagringsteknologi først og fremst blitt målt i form av lagringskapasitet og lese-/skrivehastighet for data. Over tid har disse evalueringsparametrene blitt supplert med teknologier og metoder som gjør HDD- og SSD-stasjoner smartere, mer fleksible og enklere å administrere. Hvert år antyder stasjonsprodusenter tradisjonelt at big data-markedet vil endre seg, og 2020 er intet unntak. IT-ledere ser i økende grad etter effektive måter å lagre og administrere enorme mengder data på, og lover igjen å endre kursen til lagringssystemene. I denne artikkelen har vi samlet de mest avanserte teknologiene for lagring av informasjon, og vi vil også snakke om konseptene til futuristiske lagringsenheter som ennå ikke har funnet sin fysiske implementering.
Programvaredefinerte lagringsnettverk
Når det kommer til automatisering, fleksibilitet og økt lagringskapasitet kombinert med økt personaleffektivitet, vurderer flere og flere virksomheter å bytte til såkalte programvaredefinerte lagringsnettverk eller SDS (Software-Defined Storage).
Nøkkelfunksjonen til SDS-teknologi er separasjonen av maskinvare fra programvare: det vil si . I tillegg, i motsetning til konvensjonelle nettverkstilkoblede lagringssystemer (NAS) eller lagringsområdenettverk (SAN), er SDS designet for å kjøre på alle standard x86-systemer. Ganske ofte er målet med å distribuere en SDS å forbedre driftsutgiftene (OpEx) samtidig som det krever mindre administrativ innsats.
Kapasiteten til HDD-stasjoner vil øke til 32 TB
Tradisjonelle magnetiske lagringsenheter er ikke døde i det hele tatt, men opplever bare en teknologisk renessanse. Moderne harddisker kan allerede tilby brukere opptil 16 TB datalagring. I løpet av de neste fem årene vil denne kapasiteten dobles. Samtidig vil harddisker fortsette å være den rimeligste lagringen med tilfeldig tilgang og vil beholde sin forrang i pris per gigabyte diskplass i mange år fremover.
Kapasitetsøkningen vil være basert på allerede kjente teknologier:
- Helium-drev (helium reduserer aerodynamisk motstand og turbulens, slik at flere magnetiske plater kan installeres i stasjonen; varmegenerering og strømforbruk øker ikke);
- Termomagnetiske stasjoner (eller HAMR HDD, hvis utseende forventes i 2021 og er bygget på prinsippet om mikrobølgedataopptak, når en del av disken varmes opp av en laser og remagnetiseres);
- HDD basert på flislagt opptak (eller SMR-stasjoner, hvor dataspor er plassert oppå hverandre, i et flislagt format; dette sikrer høy tetthet av informasjonsregistrering).
Helium-stasjoner er spesielt etterspurt i skydatasentre, og SMR-harddisker er optimale for lagring av store arkiver og databiblioteker, tilgang til og oppdatering av data som ikke er nødvendig så ofte. De er også ideelle for å lage sikkerhetskopier.
NVMe-stasjoner vil bli enda raskere
De første SSD-stasjonene ble koblet til hovedkort via SATA- eller SAS-grensesnittet, men disse grensesnittene ble utviklet for mer enn 10 år siden for magnetiske HDD-stasjoner. Den moderne NVMe-protokollen er en mye kraftigere kommunikasjonsprotokoll designet for systemer som gir høy databehandlingshastighet. Som et resultat, ved årsskiftet 2019-2020 ser vi et alvorlig fall i prisene for NVMe SSD-er, som blir tilgjengelige for enhver klasse av brukere. I bedriftssegmentet er NVMe-løsninger spesielt verdsatt av de bedriftene som trenger å analysere big data i sanntid.
Selskaper som Kingston og Samsung har allerede vist hva bedriftsbrukere kan forvente i 2020: vi venter alle på PCIe 4.0-aktiverte NVMe SSD-er for å legge til enda mer databehandlingshastighet til datasenteret. Den deklarerte ytelsen til de nye produktene er 4,8 GB/s, og dette er langt fra grensen. Neste generasjoner vil kunne gi en gjennomstrømning på 7 GB/s.
Sammen med NVMe-oF (eller NVMe over Fabrics)-spesifikasjonen vil organisasjoner kunne lage høyytelses lagringsnettverk med minimal latens som vil konkurrere sterkt med DAS (eller Direct-attached storage) datasentre. Samtidig, ved bruk av NVMe-oF, behandles I/O-operasjoner mer effektivt, mens latensen er sammenlignbar med DAS-systemer. Analytikere spår at utrullingen av systemer som kjører på NVMe-oF-protokollen vil akselerere raskt i 2020.
Vil QLC-minne endelig fungere?
Quad Level Cell (QLC) NAND-flashminne vil også se økende popularitet på markedet. QLC ble introdusert i 2019 og har derfor hatt minimal adopsjon i markedet. Dette vil endre seg i 2020, spesielt blant selskaper som har tatt i bruk LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL)-teknologi for å overvinne de iboende utfordringene med QLC.
I følge analytikernes prognoser vil salgsveksten for SSD-stasjoner basert på QLC-celler øke med 10 %, mens TLC-løsninger vil “fange” 85 % av markedet. Uansett hva man kan si, er QLC SSD fortsatt langt bak i ytelse sammenlignet med TLC SSD og vil ikke bli grunnlaget for datasentre de neste fem årene.
Samtidig forventes kostnadene for NAND-flashminne å stige i 2020, så SSD-kontrollerleverandøren Phison, for eksempel, satser på at stigende priser til slutt vil presse forbruker-SSD-markedet mot 4-bits flash -QLC NAND-minne. Intel planlegger forresten å lansere 144-lags QLC-løsninger (i stedet for 96-lags produkter). Vel... det ser ut til at vi er på vei mot ytterligere marginalisering av HDD-er.
SCM-minne: hastighet nær DRAM
Den utbredte bruken av SCM-minne (Storage Class Memory) har vært spådd i flere år, og 2020 kan være utgangspunktet for at disse spådommene endelig skal gå i oppfyllelse. Mens Intel Optane, Toshiba XL-Flash og Samsung Z-SSD minnemoduler allerede har kommet inn på bedriftsmarkedet, har ikke utseendet deres forårsaket en overveldende reaksjon.
Intels enhet kombinerer egenskapene til rask, men ustabil DRAM med tregere, men vedvarende NAND-lagring. Denne kombinasjonen har som mål å forbedre brukernes evne til å jobbe med store datasett, og gir både DRAM-hastighet og NAND-kapasitet. SCM-minne er ikke bare raskere enn NAND-baserte alternativer: det er ti ganger raskere. Latensen er mikrosekunder, ikke millisekunder.
Markedseksperter bemerker at datasentre som planlegger å bruke SCM vil være begrenset av det faktum at denne teknologien kun vil fungere på servere som bruker Intel Cascade Lake-prosessorer. Men etter deres mening vil dette ikke være en snublestein for å stoppe bølgen av oppgraderinger til eksisterende datasentre for å gi høye behandlingshastigheter.
Fra den overskuelige virkeligheten til en fjern fremtid
For de fleste brukere innebærer ikke datalagring en følelse av "kapasitiv Armageddon." Men tenk på det: de 3,7 milliarder menneskene som for tiden bruker Internett genererer omtrent 2,5 kvintillioner byte med data hver dag. For å dekke dette behovet trengs flere og flere datasentre.
I følge statistikk er verden innen 2025 klar til å behandle 160 zetabyte med data per år (det er flere byte enn stjerner i det observerbare universet). Det er sannsynlig at vi i fremtiden må dekke hver kvadratmeter av planeten Jorden med datasentre, ellers vil selskaper rett og slett ikke kunne tilpasse seg en så høy vekst i informasjon. Eller... du må gi opp noen data. Imidlertid er det flere potensielt interessante teknologier som kan løse det økende problemet med informasjonsoverbelastning.
DNA-struktur som grunnlag for fremtidig datalagring
Ikke bare IT-selskaper leter etter nye måter å lagre og behandle informasjon på, men også mange forskere. Den globale oppgaven er å sikre bevaring av informasjon i tusenvis av år. Forskere fra ETH Zürich, Sveits, mener at løsningen må finnes i et organisk datalagringssystem som finnes i hver levende celle: DNA. Og viktigst av alt, dette systemet ble "oppfunnet" lenge før bruken av datamaskinen.
DNA-tråder er svært komplekse, kompakte og utrolig tette som informasjonsbærere: ifølge forskere kan 455 exabyte med data registreres i et gram DNA, der 1 Ebyte tilsvarer en milliard gigabyte. De første eksperimentene har allerede gjort det mulig å registrere 83 KB med informasjon i DNA, hvoretter en lærer ved Institutt for kjemi og biologiske vitenskaper, Robert Grass, uttrykte ideen om at det medisinske feltet i det nye tiåret trenger å forene seg tettere med IT-strukturen for felles utvikling innen opptaksteknologi og datalagring.
Ifølge forskere kan organiske datalagringsenheter basert på DNA-kjeder lagre informasjon i opptil en million år og gi den nøyaktig ved første forespørsel. Det er mulig at om noen tiår vil de fleste stasjoner slite for nettopp denne muligheten: muligheten til pålitelig og kapasitetslagring over lang tid.
Sveitserne er ikke de eneste som jobber med DNA-baserte lagringssystemer. Dette spørsmålet har blitt reist siden 1953, da Francis Crick oppdaget den doble helixen av DNA. Men i det øyeblikket hadde menneskeheten rett og slett ikke nok kunnskap til slike eksperimenter. Tradisjonell tenkning innen DNA-lagring har fokusert på syntesen av nye DNA-molekyler; matche en sekvens av biter til en sekvens på fire DNA-basepar og lage nok molekyler til å representere alle tallene som må lagres. Sommeren 2019 klarte således ingeniører fra CATALOG-selskapet å registrere 16 GB engelskspråklig Wikipedia til DNA laget av syntetiske polymerer. Problemet er at denne prosessen er treg og dyr, noe som er en betydelig flaskehals når det kommer til datalagring.
Ikke DNA alene...: molekylære lagringsenheter
Forskere fra Brown University (USA) sier at DNA-molekylet ikke er det eneste alternativet for molekylær lagring av data i opptil en million år. Lavmolekylære metabolitter kan også fungere som organisk lagring. Når informasjon skrives til et sett med metabolitter, begynner molekylene å samhandle med hverandre og produsere nye elektrisk nøytrale partikler som inneholder dataene som er registrert i dem.
Forresten stoppet ikke forskerne der og utvidet settet med organiske molekyler, noe som gjorde det mulig å øke tettheten av registrerte data. Å lese slik informasjon er mulig gjennom kjemisk analyse. Det eneste negative er at implementeringen av en slik organisk lagringsenhet ennå ikke er mulig i praksis, utenfor laboratorieforhold. Dette er bare utvikling for fremtiden.
5D optisk minne: en revolusjon innen datalagring
Et annet eksperimentelt depot tilhører utviklere fra University of Southampton, England. I et forsøk på å lage et innovativt digitalt lagringssystem som kan vare i millioner av år, har forskere utviklet en prosess for å registrere data på en bitteliten kvartsdisk som er basert på femtosekund-pulsopptak. Lagringssystemet er designet for arkivering og kaldlagring av store datamengder og beskrives som femdimensjonal lagring.
Hvorfor femdimensjonal? Faktum er at informasjon er kodet i flere lag, inkludert de vanlige tre dimensjonene. Til disse dimensjonene er ytterligere to lagt til - størrelse og nanodotorientering. Datakapasiteten som kan registreres på en slik minidisk er opptil 100 Petabyte, og lagringstiden er 13,8 milliarder år ved temperaturer opp til 190°C. Maksimal oppvarmingstemperatur som disken tåler er 982 °C. Kort sagt... det er praktisk talt evig!
University of Southamptons arbeid har nylig fanget oppmerksomheten til Microsoft, hvis skylagringsprogram Project Silica har som mål å revurdere dagens lagringsteknologier. I følge "småmyke" prognoser vil mer enn 2023 Zetabyte med informasjon innen 100 være lagret i skyer, så selv store lagringssystemer vil møte vanskeligheter.
For mer informasjon om Kingston Technology-produkter, vennligst besøk selskapets offisielle nettsted.
Kilde: www.habr.com