Sa loob ng ilang dekada, ang pag-unlad sa teknolohiya ng imbakan ay pangunahing nasusukat sa mga tuntunin ng kapasidad ng imbakan at bilis ng pagbasa/pagsusulat ng data. Sa paglipas ng panahon, ang mga parameter ng pagsusuri na ito ay dinagdagan ng mga teknolohiya at pamamaraan na ginagawang mas matalino, mas flexible at mas madaling pamahalaan ang mga HDD at SSD drive. Taun-taon, tradisyonal na ipinahihiwatig ng mga manufacturer ng drive na magbabago ang malaking data market, at walang exception ang 2020. Ang mga pinuno ng IT ay lalong naghahanap ng mga mahusay na paraan upang mag-imbak at pamahalaan ang napakalaking dami ng data, at muling nangangako na baguhin ang takbo ng mga sistema ng imbakan. Sa artikulong ito, nakolekta namin ang mga pinaka-advanced na teknolohiya para sa pag-iimbak ng impormasyon, at pag-uusapan din ang tungkol sa mga konsepto ng mga futuristic na storage device na hindi pa nahahanap ang kanilang pisikal na pagpapatupad.
Mga Network ng Imbakan na Tinukoy ng Software
Pagdating sa automation, flexibility at mas mataas na kapasidad ng storage kasama ng mas mataas na kahusayan ng staff, parami nang parami ang mga negosyo ang nag-iisip na lumipat sa tinatawag na software-defined storage network o SDS (Software-Defined Storage).
Ang pangunahing tampok ng teknolohiya ng SDS ay ang paghihiwalay ng hardware mula sa software: ibig sabihin, ibig sabihin . Bukod pa rito, hindi tulad ng nakasanayang network-attached storage (NAS) o storage area network (SAN) system, ang SDS ay idinisenyo upang tumakbo sa anumang karaniwang x86 system. Kadalasan, ang layunin ng pag-deploy ng SDS ay pahusayin ang mga gastusin sa pagpapatakbo (OpEx) habang nangangailangan ng mas kaunting administratibong pagsisikap.
Ang kapasidad ng mga HDD drive ay tataas sa 32 TB
Ang mga tradisyunal na magnetic storage device ay hindi patay, ngunit nakakaranas lamang ng isang teknolohikal na renaissance. Ang mga modernong HDD ay maaari nang mag-alok sa mga user ng hanggang 16 TB ng data storage. Sa susunod na limang taon, doble ang kapasidad na ito. Kasabay nito, ang mga hard disk drive ay patuloy na magiging pinaka-abot-kayang random access storage at pananatilihin ang kanilang primacy sa presyo kada gigabyte ng disk space sa maraming darating na taon.
Ang pagtaas ng kapasidad ay ibabatay sa mga kilalang teknolohiya na:
- Helium drives (binabawasan ng helium ang aerodynamic drag at turbulence, na nagpapahintulot sa mas maraming magnetic plate na mai-install sa drive; hindi tumataas ang heat generation at power consumption);
- Thermomagnetic drive (o HAMR HDD, ang hitsura ng kung saan ay inaasahan sa 2021 at ay binuo sa prinsipyo ng microwave data recording, kapag ang isang seksyon ng disk ay pinainit ng isang laser at remagnetized);
- HDD batay sa naka-tile na pag-record (o mga SMR drive, kung saan ang mga data track ay inilalagay sa ibabaw ng bawat isa, sa isang naka-tile na format; tinitiyak nito ang mataas na density ng pag-record ng impormasyon).
Ang mga helium drive ay partikular na in demand sa mga cloud data center, at ang mga SMR HDD ay pinakamainam para sa pag-iimbak ng malalaking archive at data library, pag-access at pag-update ng data na hindi kinakailangan nang madalas. Mainam din ang mga ito para sa paglikha ng mga backup.
Ang mga NVMe drive ay magiging mas mabilis
Ang mga unang SSD drive ay konektado sa mga motherboard sa pamamagitan ng SATA o SAS interface, ngunit ang mga interface na ito ay binuo higit sa 10 taon na ang nakakaraan para sa magnetic HDD drive. Ang modernong NVMe protocol ay isang mas malakas na protocol ng komunikasyon na idinisenyo para sa mga system na nagbibigay ng mataas na bilis ng pagproseso ng data. Bilang resulta, sa pagpasok ng 2019-2020 nakikita namin ang isang malubhang pagbaba sa mga presyo para sa mga NVMe SSD, na nagiging available sa anumang klase ng mga user. Sa corporate segment, ang mga solusyon sa NVMe ay partikular na pinahahalagahan ng mga negosyong iyon na kailangang mag-analisa ng malaking data sa real time.
Naipakita na ng mga kumpanyang tulad ng Kingston at Samsung kung ano ang maaasahan ng mga user ng enterprise sa 2020: lahat tayo ay naghihintay para sa PCIe 4.0-enabled NVMe SSDs na magdagdag ng higit pang bilis ng pagproseso ng data sa data center. Ang ipinahayag na pagganap ng mga bagong produkto ay 4,8 GB/s, at ito ay malayo sa limitasyon. Mga susunod na henerasyon ay makakapagbigay ng throughput na 7 GB/s.
Kasama ang detalye ng NVMe-oF (o NVMe over Fabrics), ang mga organisasyon ay makakagawa ng mga network ng storage na may mataas na performance na may kaunting latency na makikipagkumpitensya nang husto sa mga data center ng DAS (o Direct-attached storage). Kasabay nito, gamit ang NVMe-oF, ang mga operasyon ng I/O ay mas mahusay na pinoproseso, habang ang latency ay maihahambing sa mga sistema ng DAS. Hinuhulaan ng mga analyst na ang deployment ng mga system na tumatakbo sa NVMe-oF protocol ay mabilis na mapapabilis sa 2020.
Sa wakas gagana ba ang memorya ng QLC?
Ang Quad Level Cell (QLC) NAND flash memory ay makikita rin ang pagtaas ng katanyagan sa merkado. Ang QLC ay ipinakilala noong 2019 at samakatuwid ay may kaunting pag-aampon sa merkado. Magbabago ito sa 2020, lalo na sa mga kumpanyang nagpatibay ng teknolohiya ng LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) upang malampasan ang mga likas na hamon ng QLC.
Ayon sa mga pagtataya ng mga analyst, ang paglago ng mga benta ng SSD drive batay sa mga cell ng QLC ay tataas ng 10%, habang ang mga solusyon sa TLC ay "makukuha" ng 85% ng merkado. Anuman ang maaaring sabihin, ang QLC SSD ay malayo pa rin sa pagganap kumpara sa TLC SSD at hindi magiging batayan para sa mga data center sa susunod na limang taon.
Kasabay nito, ang halaga ng NAND flash memory ay inaasahang tataas sa 2020, kaya ang SSD controller vendor na si Phison, halimbawa, ay tumataya na ang pagtaas ng mga presyo ay magtutulak sa consumer SSD market patungo sa 4-bit flash -QLC NAND memory. Sa pamamagitan ng paraan, plano ng Intel na maglunsad ng 144-layer na mga solusyon sa QLC (sa halip na 96-layer na mga produkto). Well... mukhang papunta na tayo sa karagdagang marginalization ng mga HDD.
SCM memory: bilis malapit sa DRAM
Ang malawakang paggamit ng memorya ng SCM (Storage Class Memory) ay hinulaang sa loob ng ilang taon, at ang 2020 ay maaaring maging panimulang punto para sa wakas ay magkatotoo ang mga hulang ito. Habang ang Intel Optane, Toshiba XL-Flash at Samsung Z-SSD memory modules ay pumasok na sa enterprise market, ang kanilang hitsura ay hindi nagdulot ng napakatinding reaksyon.
Pinagsasama ng device ng Intel ang mga katangian ng mabilis ngunit hindi matatag na DRAM na may mas mabagal ngunit patuloy na storage ng NAND. Nilalayon ng kumbinasyong ito na pahusayin ang kakayahan ng mga user na magtrabaho kasama ang malalaking set ng data, na nagbibigay ng parehong bilis ng DRAM at kapasidad ng NAND. Ang memorya ng SCM ay hindi lamang mas mabilis kaysa sa mga alternatibong nakabatay sa NAND: ito ay sampung beses na mas mabilis. Ang latency ay microseconds, hindi milliseconds.
Napansin ng mga eksperto sa merkado na ang mga data center na nagpaplanong gumamit ng SCM ay malilimitahan ng katotohanan na ang teknolohiyang ito ay gagana lamang sa mga server na gumagamit ng mga processor ng Intel Cascade Lake. Gayunpaman, sa kanilang opinyon, hindi ito magiging hadlang upang ihinto ang alon ng mga pag-upgrade sa mga umiiral nang data center upang makapagbigay ng mataas na bilis ng pagproseso.
Mula sa nakikinita na katotohanan hanggang sa malayong hinaharap
Para sa karamihan ng mga gumagamit, ang pag-iimbak ng data ay hindi nagsasangkot ng isang pakiramdam ng "capacitive Armageddon." Ngunit isipin ito: ang 3,7 bilyong tao na kasalukuyang gumagamit ng Internet ay bumubuo ng humigit-kumulang 2,5 quintillion bytes ng data araw-araw. Upang matugunan ang pangangailangang ito, kailangan ng higit pang mga data center.
Ayon sa istatistika, pagdating ng 2025, handa na ang mundo na magproseso ng 160 Zetabytes ng data bawat taon (mas byte iyon kaysa sa mga bituin sa nakikitang Uniberso). Malamang na sa hinaharap ay kailangan nating sakupin ang bawat metro kuwadrado ng planetang Earth gamit ang mga sentro ng data, kung hindi, ang mga korporasyon ay hindi makakaangkop sa ganoong mataas na paglago ng impormasyon. O... kailangan mong isuko ang ilang data. Gayunpaman, mayroong ilang potensyal na kawili-wiling teknolohiya na maaaring malutas ang lumalaking problema ng labis na impormasyon.
Ang istraktura ng DNA bilang batayan para sa pag-iimbak ng data sa hinaharap
Hindi lamang ang mga korporasyong IT ang naghahanap ng mga bagong paraan upang mag-imbak at magproseso ng impormasyon, kundi pati na rin ang maraming mga siyentipiko. Ang pandaigdigang gawain ay tiyakin ang pangangalaga ng impormasyon sa loob ng libu-libong taon. Ang mga mananaliksik mula sa ETH Zurich, Switzerland, ay naniniwala na ang solusyon ay dapat matagpuan sa isang organic na data storage system na umiiral sa bawat buhay na cell: DNA. At ang pinakamahalaga, ang sistemang ito ay "naimbento" nang matagal bago ang pagdating ng computer.
Ang mga strand ng DNA ay napakakomplikado, siksik at hindi kapani-paniwalang siksik bilang mga tagapagdala ng impormasyon: ayon sa mga siyentipiko, 455 Exabytes ng data ang maaaring maitala sa isang gramo ng DNA, kung saan ang 1 Ebyte ay katumbas ng isang bilyong gigabytes. Ang mga unang eksperimento ay naging posible na magtala ng 83 KB ng impormasyon sa DNA, pagkatapos nito ang isang guro sa Kagawaran ng Chemistry at Biological Sciences, si Robert Grass, ay nagpahayag ng ideya na sa bagong dekada ang medikal na larangan ay kailangang magkaisa nang mas malapit sa ang istraktura ng IT para sa magkasanib na mga pag-unlad sa larangan ng mga teknolohiya ng pag-record at pag-iimbak ng data.
Ayon sa mga siyentipiko, ang mga organic na data storage device batay sa DNA chain ay maaaring mag-imbak ng impormasyon hanggang sa isang milyong taon at tumpak na ibigay ito sa unang kahilingan. Posible na sa loob ng ilang dekada, ang karamihan sa mga drive ay mahihirapan para sa eksaktong pagkakataong ito: ang kakayahang mapagkakatiwalaan at malawak na mag-imbak ng data sa mahabang panahon.
Ang mga Swiss ay hindi lamang ang nagtatrabaho sa mga sistema ng imbakan na nakabatay sa DNA. Ang tanong na ito ay itinaas mula noong 1953, nang matuklasan ni Francis Crick ang double helix ng DNA. Ngunit sa sandaling iyon, ang sangkatauhan ay walang sapat na kaalaman para sa gayong mga eksperimento. Ang tradisyonal na pag-iisip sa imbakan ng DNA ay nakatuon sa synthesis ng mga bagong molekula ng DNA; tumutugma sa isang pagkakasunud-sunod ng mga bit sa isang pagkakasunud-sunod ng apat na pares ng base ng DNA at lumilikha ng sapat na mga molekula upang kumatawan sa lahat ng mga numero na kailangang maimbak. Kaya, noong tag-araw ng 2019, ang mga inhinyero mula sa kumpanyang CATALOG ay nakapagtala ng 16 GB ng English-language na Wikipedia sa DNA na nilikha mula sa mga sintetikong polimer. Ang problema ay ang prosesong ito ay mabagal at mahal, na isang makabuluhang bottleneck pagdating sa pag-iimbak ng data.
Hindi nag-iisa ang DNA...: mga molecular storage device
Sinasabi ng mga mananaliksik mula sa Brown University (USA) na ang molekula ng DNA ay hindi lamang ang opsyon para sa molecular storage ng data hanggang sa isang milyong taon. Ang mababang molecular weight metabolites ay maaari ding kumilos bilang organic storage. Kapag ang impormasyon ay nakasulat sa isang hanay ng mga metabolite, ang mga molekula ay nagsisimulang makipag-ugnayan sa isa't isa at gumawa ng mga bagong electrically neutral na particle na naglalaman ng data na naitala sa kanila.
Sa pamamagitan ng paraan, ang mga mananaliksik ay hindi tumigil doon at pinalawak ang hanay ng mga organikong molekula, na naging posible upang madagdagan ang density ng naitala na data. Ang pagbabasa ng naturang impormasyon ay posible sa pamamagitan ng pagsusuri ng kemikal. Ang negatibo lamang ay ang pagpapatupad ng naturang isang organikong aparato sa imbakan ay hindi pa posible sa pagsasanay, sa labas ng mga kondisyon ng laboratoryo. Ito ay kaunlaran lamang para sa kinabukasan.
5D optical memory: isang rebolusyon sa imbakan ng data
Ang isa pang eksperimentong repositoryo ay pagmamay-ari ng mga developer mula sa University of Southampton, England. Sa pagsisikap na lumikha ng isang makabagong digital storage system na maaaring tumagal ng milyun-milyong taon, ang mga siyentipiko ay bumuo ng isang proseso para sa pag-record ng data sa isang maliit na quartz disk na batay sa femtosecond pulse recording. Ang storage system ay idinisenyo para sa pag-archive at cold storage ng malalaking volume ng data at inilalarawan bilang five-dimensional na storage.
Bakit five-dimensional? Ang katotohanan ay ang impormasyon ay naka-encode sa ilang mga layer, kabilang ang karaniwang tatlong dimensyon. Sa mga dimensyong ito, dalawa pa ang idinaragdagβlaki at oryentasyong nanodot. Ang kapasidad ng data na maaaring maitala sa naturang mini-drive ay hanggang 100 Petabytes, at ang buhay ng imbakan ay 13,8 bilyong taon sa mga temperatura hanggang 190Β°C. Ang maximum na temperatura ng pag-init na kayang tiisin ng disk ay 982 Β°C. Sa madaling salita... ito ay halos walang hanggan!
Ang trabaho ng Unibersidad ng Southampton ay nakakuha ng pansin kamakailan ng Microsoft, na ang cloud storage program, Project Silica, ay naglalayong muling pag-isipan ang mga kasalukuyang teknolohiya ng storage. Ayon sa "maliit na malambot" na mga pagtataya, sa 2023 higit sa 100 Zetabytes ng impormasyon ang maiimbak sa mga ulap, kaya kahit na ang mga malalaking sistema ng imbakan ay haharap sa mga paghihirap.
Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga produkto ng Kingston Technology, mangyaring bisitahin ang opisyal na website ng kumpanya.
Pinagmulan: www.habr.com