幾十年來，儲存技術的進步主要是透過儲存容量和資料讀取/寫入速度來衡量的。隨著時間的推移，這些評估參數得到了技術和方法的補充，使 HDD 和 SSD 驅動器變得更聰明、更靈活且更易於管理。每年，驅動器製造商都會傳統上暗示大數據市場將會發生變化，2020年也不例外。 IT 領導者越來越多地尋找有效的方法來儲存和管理大量數據，並再次承諾改變儲存系統的進程。在本文中，我們收集了最先進的資訊儲存技術，也將討論尚未找到其實體實現的未來儲存設備的概念。
軟體定義儲存網絡
當談到自動化、靈活性、增加儲存容量以及提高員工效率時，越來越多的企業正在考慮轉向所謂的軟體定義儲存網路或 SDS（軟體定義儲存）。
SDS技術的關鍵特徵是硬體與軟體的分離：也就是說，這意味著 。此外，與傳統的網路附加儲存 (NAS) 或儲存區域網路 (SAN) 系統不同，SDS 設計為在任何標準 x86 系統上運作。通常，部署 SDS 的目標是改善營運費用 (OpEx)，同時減少管理工作。
HDD硬碟容量將增加至32TB
傳統的磁性儲存設備根本沒有消亡，只是正在經歷技術復興。現代 HDD 已經可以為使用者提供高達 16 TB 的資料儲存。在未來五年內，這容量將增加一倍。同時，硬碟將繼續成為最實惠的隨機存取存儲，並將在未來許多年保持其每 GB 磁碟空間價格的首要地位。
產能增加將基於已知技術：
- 氦氣驅動器（氦氣可減少氣動阻力和湍流，允許在驅動器中安裝更多磁板；發熱和功耗不會增加）；
- 熱磁驅動器（或 HAMR HDD，預計將於 2021 年出現，基於微波數據記錄原理，磁碟的一部分被雷射加熱並重新磁化）；
- 基於平鋪記錄的 HDD（或 SMR 驅動器，其中資料磁軌以平鋪格式放置在彼此的頂部；這確保了資訊記錄的高密度）。
雲端資料中心尤其需要氦氣驅動器，而 SMR HDD 是儲存大型檔案和資料庫、存取和更新不經常需要的資料的最佳選擇。它們也是創建備份的理想選擇。
NVMe 驅動器將變得更快
第一批 SSD 驅動器透過 SATA 或 SAS 介面連接到主機板，但這些介面是 10 多年前為磁性 HDD 驅動器開發的。現代 NVMe 協定是一種功能更強大的通訊協議，專為提供高資料處理速度的系統而設計。因此，在 2019 年至 2020 年之交，我們看到 NVMe SSD 的價格大幅下降，任何類別的使用者都可以使用它們。在企業領域，NVMe解決方案尤其受到那些需要即時分析大數據的企業的重視。
金士頓和三星等公司已經展示了企業用戶在 2020 年的期望：我們都在等待支援 PCIe 4.0 的 NVMe SSD 為資料中心增加更多的資料處理速度。新產品宣稱的性能為4,8GB/s，遠未達極限。新一代 將能夠提供 7 GB/s 的吞吐量。
結合 NVMe-oF（或 NVMe over Fabrics）規範，組織將能夠創建延遲最小的高效能儲存網絡，與 DAS（或直連儲存）資料中心展開強有力的競爭。同時，使用NVMe-oF，I/O作業的處理效率更高，而延遲與DAS系統相當。分析師預測，運行 NVMe-oF 協定的系統的部署將在 2020 年迅速加速。
QLC記憶體最終能用嗎？
四級單元 (QLC) NAND 快閃記憶體也將在市場上越來越受歡迎。 QLC 於 2019 年推出，因此市場採用率極低。這種情況將在 2020 年發生改變，特別是對於採用 LightOS 全域快閃轉換層 (GFTL) 技術來克服 QLC 固有挑戰的公司來說。
據分析師預測，基於QLC單元的SSD硬碟銷售成長將成長10%，而TLC解決方案將「佔領」85%的市場。不管怎麼說，QLC SSD在效能上仍遠遠落後於TLC SSD，未來五年不會成為資料中心的基礎。
同時，NAND快閃記憶體的成本預計將在2020年上漲，因此SSD控制器供應商群聯(Phison)押注價格上漲最終將推動消費性SSD市場轉向4位元快閃記憶體-QLC NAND記憶體。順便說一句，英特爾計劃推出144層QLC解決方案（而不是96層產品）。嗯……看來我們的硬碟正在進一步邊緣化。
SCM記憶體：速度接近DRAM
多年來人們一直預測 SCM（儲存層級記憶體）記憶體將被廣泛採用，而 2020 年可能是這些預測最終實現的起點。雖然英特爾Optane、東芝XL-Flash和三星Z-SSD記憶體模組已經進入企業市場，但它們的出現並沒有引起強烈反響。
英特爾的設備結合了快速但不穩定的 DRAM 與較慢但持久的 NAND 儲存的特性。這種組合旨在提高使用者處理大型資料集的能力，同時提供 DRAM 速度和 NAND 容量。 SCM 記憶體不僅比基於 NAND 的替代品更快：它快了十倍。延遲是微秒，而不是毫秒。
市場專家指出，計劃使用 SCM 的資料中心將受到以下事實的限制：該技術只能在使用 Intel Cascade Lake 處理器的伺服器上運作。不過，在他們看來，這不會成為阻止現有資料中心升級浪潮以提供高處理速度的絆腳石。
從可預見的現實到遙遠的未來
對於大多數用戶來說，資料儲存並不涉及「電容末日」的感覺。但想想：目前使用網路的 3,7 億人每天產生約 2,5 兆位元組的資料。為了滿足這種需求，需要越來越多的資料中心。
根據統計，到 2025 年，世界每年準備處理 160 ZB 的數據（比可觀測宇宙中的恆星還要多）。未來我們很可能必須用資料中心覆蓋地球的每一平方米，否則企業根本無法適應如此高速的資訊成長。或者...您將不得不放棄一些數據。然而，有幾種潛在有趣的技術可以解決日益嚴重的資訊過載問題。
DNA結構作為未來資料儲存的基礎
不僅 IT 公司正在尋找儲存和處理資訊的新方法，許多科學家也在尋找新的方法。全球任務是確保資訊保存數千年。瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員認為，解決方案必須在存在於每個活細胞中的有機數據儲存系統中找到：DNA。最重要的是，這個系統早在電腦出現之前就被「發明」了。
DNA 鏈作為資訊載體非常複雜、緊湊且密集：根據科學家的研究，455 克 DNA 中可以記錄 1 艾字節的數據，其中 83 E 位元組相當於 XNUMX 億千兆位元組。首批實驗已經使得在DNA中記錄XNUMXKB的資訊成為可能，之後化學與生物科學系的老師羅伯特·格拉斯（Robert Grass）表達了這樣的想法：在新的十年裡，醫學領域需要與人類更緊密地結合。記錄技術和資料儲存領域共同開發的IT結構。
據科學家稱，基於 DNA 鏈的有機數據儲存設備可以儲存資訊長達一百萬年，並在第一次請求時準確地提供資訊。有可能在幾十年內，大多數驅動器都將努力爭取這個機會：長期可靠且大容量儲存資料的能力。
瑞士人並不是唯一研究基於 DNA 的儲存系統的國家。這個問題自 1953 年弗朗西斯·克里克 (Francis Crick) 發現 DNA 雙螺旋以來就一直被提出。但當時人類根本沒有足夠的知識來進行這樣的實驗。 DNA 儲存的傳統思維集中在新 DNA 分子的合成。將位元序列與四個 DNA 鹼基對的序列進行匹配，並創建足夠的分子來表示需要儲存的所有數字。因此，2019 年夏天，CATALOG 公司的工程師成功地將 16 GB 的英文維基百科記錄到由合成聚合物創建的 DNA 中。問題是這個過程緩慢且昂貴，這在資料儲存方面是一個重大瓶頸。
不只是DNA…：分子儲存設備
美國布朗大學的研究人員表示，DNA 分子並不是分子儲存長達一百萬年資料的唯一選擇。低分子量代謝物也可以作為有機儲存物。當資訊被寫入一組代謝物時，分子開始相互作用並產生新的電中性粒子，其中包含其中記錄的數據。
順便說一句，研究人員並沒有就此止步，他們擴大了有機分子的範圍，這使得增加記錄數據的密度成為可能。透過化學分析可以讀取此類資訊。唯一的缺點是，在實驗室條件之外，這種有機儲存裝置在實務上尚不可能實施。這只是為了未來的發展。
5D光學記憶體：資料儲存的革命
另一個實驗儲存庫屬於英國南安普敦大學的開發人員。為了創建一種可以持續數百萬年的創新數位儲存系統，科學家們開發了一種基於飛秒脈衝記錄的微型石英盤上記錄資料的方法。此儲存系統專為大容量資料的歸檔和冷儲存而設計，被描述為五維儲存。
為什麼是五維？事實上，資訊被編碼在多個層中，包括通常的三個維度。在這些維度上還添加了兩個維度—尺寸和奈米點方向。這種微型驅動器可記錄的資料容量高達 100 PB，在高達 13,8°C 的溫度下儲存壽命為 190 億年。磁碟可承受的最高加熱溫度為982℃。簡而言之……它幾乎是永恆的！
南安普敦大學的工作最近引起了微軟的注意，其雲端儲存計畫 Project Silica 旨在重新思考當前的儲存技術。根據「小軟」預測，到2023年，雲端將儲存超過100ZB的信息，因此即使是大規模儲存系統也將面臨困難。
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來源： www.habr.com