De câteva decenii, progresul în tehnologia de stocare a fost măsurat în primul rând în ceea ce privește capacitatea de stocare și viteza de citire/scriere a datelor. De-a lungul timpului, acești parametri de evaluare au fost completați de tehnologii și metodologii care fac unitățile HDD și SSD mai inteligente, mai flexibile și mai ușor de gestionat. În fiecare an, producătorii de drive sugerează în mod tradițional că piața de date mari se va schimba, iar 2020 nu face excepție. Liderii IT caută din ce în ce mai mult modalități eficiente de a stoca și gestiona cantități masive de date și se angajează din nou să schimbe cursul sistemelor de stocare. În acest articol, am adunat cele mai avansate tehnologii pentru stocarea informațiilor și vom vorbi, de asemenea, despre conceptele de dispozitive de stocare futuriste care încă nu și-au găsit implementarea fizică.
Rețele de stocare definite de software
Când vine vorba de automatizare, flexibilitate și capacitate de stocare crescută împreună cu eficiența sporită a personalului, tot mai multe întreprinderi iau în considerare trecerea la așa-numitele rețele de stocare definite de software sau SDS (Software-Defined Storage).
Caracteristica cheie a tehnologiei SDS este separarea hardware-ului de software: adică înseamnă . În plus, spre deosebire de sistemele convenționale de stocare atașată la rețea (NAS) sau de rețea de stocare (SAN), SDS este proiectat să ruleze pe orice sistem x86 standard. Destul de des, scopul implementării unui SDS este de a îmbunătăți cheltuielile de operare (OpEx) în timp ce necesită mai puțin efort administrativ.
Capacitatea unităților HDD va crește la 32 TB
Dispozitivele de stocare magnetice tradiționale nu sunt deloc moarte, ci doar se confruntă cu o renaștere tehnologică. HDD-urile moderne pot oferi deja utilizatorilor până la 16 TB de stocare de date. În următorii cinci ani, această capacitate se va dubla. În același timp, hard disk-urile vor continua să fie cea mai accesibilă stocare cu acces aleatoriu și își vor păstra primatul în ceea ce privește prețul pe gigabyte de spațiu pe disc pentru mulți ani de acum înainte.
Creșterea capacității se va baza pe tehnologii deja cunoscute:
- Transmisii cu heliu (heliul reduce rezistența aerodinamică și turbulența, permițând instalarea mai multor plăci magnetice în unitate; generarea de căldură și consumul de energie nu cresc);
- Unități termomagnetice (sau HDD HAMR, a căror apariție este așteptată în 2021 și este construită pe principiul înregistrării datelor cu microunde, atunci când o secțiune a discului este încălzită de un laser și remagnetizată);
- HDD bazat pe înregistrare în mosaic (sau unități SMR, unde pistele de date sunt plasate una peste alta, într-un format în mosaic; acest lucru asigură o densitate mare a înregistrării informațiilor).
Unitățile Helium sunt solicitate în special în centrele de date din cloud, iar HDD-urile SMR sunt optime pentru stocarea arhivelor mari și biblioteci de date, accesarea și actualizarea datelor care nu sunt necesare foarte des. De asemenea, sunt ideale pentru crearea de copii de rezervă.
Unitățile NVMe vor deveni și mai rapide
Primele unități SSD au fost conectate la plăcile de bază prin interfața SATA sau SAS, dar aceste interfețe au fost dezvoltate cu mai bine de 10 ani în urmă pentru unitățile HDD magnetice. Protocolul modern NVMe este un protocol de comunicare mult mai puternic conceput pentru sistemele care oferă viteză mare de procesare a datelor. Drept urmare, la începutul anilor 2019-2020, vedem o scădere serioasă a prețurilor pentru SSD-urile NVMe, care devin disponibile oricărei clase de utilizatori. În segmentul corporativ, soluțiile NVMe sunt apreciate în special de acele întreprinderi care au nevoie să analizeze date mari în timp real.
Companii precum Kingston și Samsung au arătat deja la ce se pot aștepta utilizatorii întreprinderilor în 2020: cu toții așteptăm ca SSD-urile NVMe compatibile cu PCIe 4.0 să adauge și mai multă viteză de procesare a datelor centrului de date. Performanța declarată a noilor produse este de 4,8 GB/s, iar aceasta este departe de limită. Generațiile următoare va putea oferi un debit de 7 GB/s.
Împreună cu specificația NVMe-oF (sau NVMe over Fabrics), organizațiile vor putea crea rețele de stocare de înaltă performanță, cu o latență minimă, care vor concura puternic cu centrele de date DAS (sau Direct-attached storage). În același timp, folosind NVMe-oF, operațiunile I/O sunt procesate mai eficient, în timp ce latența este comparabilă cu sistemele DAS. Analiştii prevăd că implementarea sistemelor care rulează pe protocolul NVMe-oF se va accelera rapid în 2020.
Va funcționa în sfârșit memoria QLC?
Memoria flash NAND Quad Level Cell (QLC) va avea, de asemenea, o popularitate crescândă pe piață. QLC a fost introdus în 2019 și, prin urmare, a avut o adoptare minimă pe piață. Acest lucru se va schimba în 2020, în special în rândul companiilor care au adoptat tehnologia LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) pentru a depăși provocările inerente ale QLC.
Conform previziunilor analiștilor, creșterea vânzărilor de unități SSD bazate pe celule QLC va crește cu 10%, în timp ce soluțiile TLC vor „captura” 85% din piață. Orice s-ar putea spune, QLC SSD este încă cu mult în urmă în performanță în comparație cu TLC SSD și nu va deveni baza centrelor de date în următorii cinci ani.
În același timp, costul memoriei flash NAND este de așteptat să crească în 2020, așa că furnizorul de controlere SSD Phison, de exemplu, pariază că prețurile în creștere vor împinge în cele din urmă piața SSD-urilor de consum către memoria flash -QLC NAND pe 4 biți. Apropo, Intel plănuiește să lanseze soluții QLC cu 144 de straturi (în loc de produse cu 96 de straturi). Ei bine... se pare că ne îndreptăm spre marginalizarea în continuare a HDD-urilor.
Memoria SCM: viteză apropiată de DRAM
Adoptarea pe scară largă a memoriei SCM (Storage Class Memory) a fost prezisă de câțiva ani, iar 2020 ar putea fi punctul de plecare pentru ca aceste predicții să devină în sfârșit realitate. În timp ce modulele de memorie Intel Optane, Toshiba XL-Flash și Samsung Z-SSD au intrat deja pe piața enterprise, apariția lor nu a provocat o reacție copleșitoare.
Dispozitivul Intel combină caracteristicile DRAM-ului rapid, dar instabil, cu stocarea NAND mai lentă, dar persistentă. Această combinație își propune să îmbunătățească capacitatea utilizatorilor de a lucra cu seturi mari de date, oferind atât viteză DRAM, cât și capacitate NAND. Memoria SCM nu este doar mai rapidă decât alternativele bazate pe NAND: este de zece ori mai rapidă. Latența este de microsecunde, nu de milisecunde.
Experții din piață notează că centrele de date care intenționează să utilizeze SCM vor fi limitate de faptul că această tehnologie va funcționa numai pe servere care folosesc procesoare Intel Cascade Lake. Cu toate acestea, în opinia lor, aceasta nu va fi o piatră de poticnire pentru a opri valul de upgrade-uri la centrele de date existente pentru a oferi viteze mari de procesare.
De la realitatea previzibilă până la viitorul îndepărtat
Pentru majoritatea utilizatorilor, stocarea datelor nu implică un sentiment de „Armagedon capacitiv”. Dar gândește-te: cei 3,7 miliarde de oameni care folosesc în prezent internetul generează aproximativ 2,5 chintilioane de octeți de date în fiecare zi. Pentru a satisface această nevoie, sunt necesare tot mai multe centre de date.
Potrivit statisticilor, până în 2025 lumea este pregătită să proceseze 160 de zetabytes de date pe an (adică mai mulți octeți decât stelele din Universul observabil). Este probabil că în viitor va trebui să acoperim fiecare metru pătrat al planetei Pământ cu centre de date, altfel corporațiile pur și simplu nu se vor putea adapta la o creștere atât de mare a informațiilor. Sau... va trebui să renunți la niște date. Cu toate acestea, există mai multe tehnologii potențial interesante care ar putea rezolva problema tot mai mare a supraîncărcării informaționale.
Structura ADN-ului ca bază pentru stocarea viitoare a datelor
Nu numai corporațiile IT caută noi modalități de stocare și procesare a informațiilor, ci și mulți oameni de știință. Sarcina globală este de a asigura păstrarea informațiilor timp de mii de ani. Cercetătorii de la ETH Zurich, Elveția, consideră că soluția trebuie găsită într-un sistem organic de stocare a datelor care există în fiecare celulă vie: ADN-ul. Și cel mai important, acest sistem a fost „inventat” cu mult înainte de apariția computerului.
Firele de ADN sunt foarte complexe, compacte și incredibil de dense ca purtători de informații: conform oamenilor de știință, 455 Exabytes de date pot fi înregistrați într-un gram de ADN, unde 1 Ebyte este echivalent cu un miliard de gigabytes. Primele experimente au făcut deja posibilă înregistrarea a 83 KB de informații în ADN, după care un profesor de la Departamentul de Chimie și Științe Biologice, Robert Grass, a exprimat ideea că în noul deceniu domeniul medical trebuie să se unească mai strâns cu structura informatică pentru dezvoltări comune în domeniul tehnologiilor de înregistrare și stocare a datelor.
Potrivit oamenilor de știință, dispozitivele de stocare a datelor organice bazate pe lanțuri ADN ar putea stoca informații până la un milion de ani și le pot furniza cu acuratețe la prima solicitare. Este posibil ca, în câteva decenii, majoritatea unităților să se lupte pentru tocmai această oportunitate: capacitatea de a stoca date în mod fiabil și cu capacitate pentru o lungă perioadă de timp.
Elvețienii nu sunt singurii care lucrează la sisteme de stocare bazate pe ADN. Această întrebare a fost ridicată încă din 1953, când Francis Crick a descoperit dubla helix a ADN-ului. Dar în acel moment, omenirea pur și simplu nu avea suficiente cunoștințe pentru astfel de experimente. Gândirea tradițională în stocarea ADN-ului s-a concentrat pe sinteza de noi molecule de ADN; potrivirea unei secvențe de biți cu o secvență de patru perechi de baze ADN și crearea de suficiente molecule pentru a reprezenta toate numerele care trebuie stocate. Astfel, în vara lui 2019, inginerii de la compania CATALOG au reușit să înregistreze 16 GB de Wikipedia în limba engleză în ADN creat din polimeri sintetici. Problema este că acest proces este lent și costisitor, ceea ce reprezintă un blocaj semnificativ atunci când vine vorba de stocarea datelor.
Nu numai ADN-ul...: dispozitive de stocare moleculară
Cercetătorii de la Universitatea Brown (SUA) spun că molecula de ADN nu este singura opțiune pentru stocarea moleculară a datelor de până la un milion de ani. Metaboliții cu greutate moleculară mică pot acționa și ca stocare organică. Când informațiile sunt scrise într-un set de metaboliți, moleculele încep să interacționeze între ele și să producă noi particule neutre din punct de vedere electric care conțin datele înregistrate în ele.
Apropo, cercetătorii nu s-au oprit aici și au extins setul de molecule organice, ceea ce a făcut posibilă creșterea densității datelor înregistrate. Citirea unor astfel de informații este posibilă prin analiză chimică. Singurul negativ este că implementarea unui astfel de dispozitiv de stocare organică nu este încă posibilă în practică, în afara condițiilor de laborator. Aceasta este doar o dezvoltare pentru viitor.
Memoria optică 5D: o revoluție în stocarea datelor
Un alt depozit experimental aparține dezvoltatorilor de la Universitatea din Southampton, Anglia. În efortul de a crea un sistem inovator de stocare digitală care poate dura milioane de ani, oamenii de știință au dezvoltat un proces de înregistrare a datelor pe un disc de cuarț minuscul care se bazează pe înregistrarea impulsurilor femtosecunde. Sistemul de stocare este conceput pentru arhivarea și stocarea la rece a unor volume mari de date și este descris ca stocare în cinci dimensiuni.
De ce cinci dimensiuni? Faptul este că informațiile sunt codificate în mai multe straturi, inclusiv în trei dimensiuni obișnuite. La aceste dimensiuni se adaugă încă două - dimensiune și orientare nanopunct. Capacitatea de date care poate fi înregistrată pe un astfel de mini-drive este de până la 100 Petabytes, iar durata de stocare este de 13,8 miliarde de ani la temperaturi de până la 190°C. Temperatura maximă de încălzire pe care o poate rezista discul este de 982 °C. Pe scurt... este practic etern!
Activitatea Universității din Southampton a atras recent atenția Microsoft, al cărui program de stocare în cloud, Project Silica, își propune să regândească tehnologiile actuale de stocare. Conform previziunilor „mic-soft”, până în 2023 mai mult de 100 de zetabytes de informații vor fi stocați în nor, astfel încât chiar și sistemele de stocare la scară largă se vor confrunta cu dificultăți.
Pentru mai multe informații despre produsele Kingston Technology, vă rugăm să vizitați site-ul oficial al companiei.
Sursa: www.habr.com