Przyszłość storage'u

Na rynku znajdziemy już dyski wypełnione helem, a nawet nośniki z DNA (biologiczne). Jakie rozwiązania będą popularne w najbliższych latach, jeśli chodzi o storage? Czy rzeczywiście warto już teraz zainwestować w futurystyczne rozwiązania?

Przyszłość storage'u

Znane obecnie dyski twarde zawierają szybko obracające się talerze, które cechuje konkretna prędkość, np. 7200 obr./min. Jednak powietrze, którymi są wypełnione, powoduje spory opór na tych talerzach. Z tego powodu do ich obracania wymagana jest znaczna ilość dodatkowej energii. Naukowy i inżynierowie, mając to na uwadze, wpadli na pomysł, aby stworzyć dyski twarde wypełnione helem. Jako że hel jest lżejszy od powietrza, opór wewnątrz dysków powinien być mniejszy, a tym samym nośniki staną się bardziej energooszczędne.

Pracowali więc nad dyskami, które będą zawierać w środku hel i pierwsze efekty tych działań były widoczne już w 2013 r. To wtedy HGST, spółka zależna Western Digital, zaprezentowała napęd wykorzystujący hel. Był to dysk o pojemności 6 TB (Ultrastar He6), który oferował o 23% mniejsze zużycie energii niż tradycyjny dysk twardy. Obecnie firma dysponuje już nośnikami o pojemnościach 12, 14 i 16 TB. W Polsce możemy kupić model o pojemności 6 TB, jednak jest on trudno dostępny i kosztuje aż 2600 zł. Jak zatem widać, ciągle jest to niszowy rynek i nie wiadomo, czy kiedykolwiek dyski z helem zyskają większą popularność.

Zobacz również:

  • Google usprawnia działanie chmurowych systemów pamięci masowej
  • WhatsApp zaczyna szyfrować kopie zapasowe danych w trybie E2EE

Ale dyski helowe to nie jedyne rozwiązanie, nad którym pracują inżynierowie. Kolejnym, o wiele bardziej futurystycznym nośnikiem, są dyski biologiczne. W 2012 r. naukowcy z Harvardu zakodowali cząsteczki DNA za pomocą danych cyfrowych, a konkretnie umieścili w DNA jedenaście obrazów JPEG, książkę HTML składającą się z 53 400 słów i prosty program JavaScript. Tym, co wyróżnia nośniki DNA, jest ich niesamowita gęstość przechowywania – zapewniają 2,2 PT (petabajtów) na gram. Dyski DNA mogłyby być bardzo, bardzo małe, a przy tym mieścić mnóstwo danych. Niestety, na razie ich praktyczne zastosowanie pozostaje w sferze marzeń. Po pierwsze, nie są zbyt wydajne – odczyt i zapis danych zajmuje bardzo dużo czasu. A po drugie, koszt kodowania 83 kilobajtów wynosi ok. 1500 dol.

Dane zamrożone i ukryte w szkle

Specjaliści z Uniwersytetu w Southampton w Wielkiej Brytanii doszli do wniosku, że dane możemy przechowywać w szkle. Stworzyli rozwiązanie o nazwie 5D Optical Storage, gdzie terabajty danych zostają „wyryte” w małych szklanych dyskach, w wielu warstwach, z wykorzystaniem femtosekundowego zapisu laserowego. Dla wyjaśnienia, jest to laser generujący impulsy światła o czasie trwania od kilku do kilkudziesięciu femtosekund. Femtosekunda to jednostka podwielokrotna (ułamkowa) jednostki czasu – sekundy w układzie SI, równa jednej biliardowej części sekundy. Jedna femtosekunda względem jednej sekundy to tyle, ile jedna sekunda względem 31,7 miliona lat.

Jakie możliwości miałaby zapewniać technologia 5D Optical Storage? Naukowcy przekonują, że dyski tego typu mogłyby osiągnąć „pięć stopni swobody przechowywania danych”. Dyski mogłyby pomieścić o wiele więcej danych niż obecnie dostępne rozwiązania, w dodatku na bardzo małej powierzchni. Szklany dysk o średnicy kilku cm i grubości kilku mm był w stanie pomieścić 360 TB danych. Dodatkowo sam dysk ma niezwykłą wręcz trwałość – wytrzyma temperaturę 1000 stopni C bez naruszenia wewnętrznej struktury, a jego trwałość w temperaturze 190 stopni C wynosi podobno 13,8 miliarda lat. Na razie jednak nie wiadomo, kiedy i czy w ogóle takie dyski trafią kiedyś na rynek.

Równie ciekawą, choć też mało realną koncepcją są dane mrożone. Ponownie badacze z Wielkiej Brytanii, ale tym razem z Uniwersytetu w Manchesterze, stworzyli technologię o nazwie „magnesy jednocząsteczkowe”. Nowe nośniki miałyby przechowywać mnóstwo informacji, a przy tym być o wiele mniejsze niż tradycyjne dyski twarde. Naukowcy, po skorzystaniu z magnesów jednocząsteczkowych, mogą opracować nośnik danych o gęstości 100 razy większej niż obecne technologie, takie jak SSD i HDD. Dyski muszą jednak pracować w bardzo niskiej temperaturze – inaczej nie są w stanie poprawnie funkcjonować. Z tego powodu określane są mianem „dysków mrożonych”.

Era pamięci flash

Warto wiedzieć, nad czym pracują naukowcy i co już teraz udaje się osiągać. Jednocześnie są to głównie rozwiązania z odległej przyszłości, a niektóre z nich mogą nigdy nie pojawić się na rynku. Jak zatem ma wyglądać realny rynek storage'u w najbliższych latach?

Producenci stawiają przede wszystkim na pamięć flash. Nośniki tego typu stają się coraz bardziej pojemne, a także szybsze. Na rynek korporacyjny zaczynają już trafiać dyski z pamięciami czteropoziomowymi QLC (quad-levelcells) – mogą przechowywać cztery bity informacji na komórkę. Dzięki temu nośniki flash stają się bardziej opłacalne.

Dostawcy pamięci flash wprowadzają kolejne modele, aby coraz więcej firm mogło korzystać z macierzy all-flash i optymalizować wydajność. Poprawia się również żywotność nośników, która jest definiowana przez liczbę przypadków, w których mogą one zapisywać lub usuwać dane. Pamięci flash mają obecnie bardziej dopracowane oprogramowanie firmware, które zarządza nimi w inteligentny sposób – dane są zapisywane i usuwane w sposób jednolity, co wydłuża żywotność dysków.

Jednocześnie firmy ciągle polegają też na dyskach twardych, zwłaszcza w hybrydowych macierzach flash. Dyski twarde są tam wykorzystywane przede wszystkim w celu optymalizacji samej pojemności. Ciągle są one wyraźnie tańsze niż nośniki flash, dlatego świetnie sprawdzają się do obsługi dodatkowych obciążeń lub jako platforma do tworzenia kopii zapasowych i archiwizacji. Wówczas nie jest wymagany szybki dostęp i pobieranie danych, więc wykorzystanie droższych nośników flash mija się z celem. Firmy nadal potrzebują natomiast archiwów danych, a także drugo- i trzeciorzędnych kopii zapasowych, czy też środowisk do wewnętrznych testów programistycznych. Dopiero gdy koszt za terabajt pamięci flash zbliży się do kosztu dysków twardych, rynek może w pełni przestawić się na pamięci flash.

Następcy flash jeszcze nie ma

Technologia pamięci flash nie ma jeszcze wyraźnego następcy. Na razie wydaje się, że dyski flash to najlepsze dostępne rozwiązanie i długo jeszcze nic nie zmieni się na rynku w tym zakresie.

Producenci ciągle mają też sporo do zrobienia w przypadku flash. Pracują nad lepszymi protokołami i interfejsami, aby wydajność flash była jeszcze wyższa. Wystarczy spojrzeć na dyski SSD z rozwiązań konsumenckich, gdzie parę lat temu najlepszymi modelami były nośniki wykorzystujące interfejs SATA III, oferujące odczyt i zapis na danych na poziomie odpowiednio ok. 550 MB/s i 500 MB/s. Obecnie są one coraz częściej wypierane przez dyski z interfejsem M.2 PCIe NVMe, oferujące ok. 3500 MB/s dla odczytu i 3000 MB/s dla zapisu danych. Do tego znajdziemy nawet rozwiązania dla entuzjastów, np. Gigabyte 8TB PCIe Gen4 NVMe AIC AORUS – wykorzystuje interfejs PCIe gen. 4 i protokół NVMe 1.3, zapewniając wydajność na poziomie do 15 000 MB/s dla odczytu i zapisu danych.

Jeśli chodzi o wspomniane nośniki przyszłości, największe nadzieje firmy wiążą z dyskami helowymi. Nie wygląda jednak na to, aby miały one potanieć, więc prawdopodobnie zostaną wyparte przez szybsze i pojemne pamięci flash. Pozostałe technologie, choć fascynujące, w najbliższych latach będą traktowane jedynie jako ciekawostki.

Coraz większe zapotrzebowanie na dane

Na świecie ciągle przybywa internautów. Według serwisu Statista obecnie ponad 4,57 mld ludzi ma dostęp do internetu. Wyszukiwarki Google przetwarzają codziennie ponad 3,5 mld zapytań, co sprawia, że to najpopularniejsza usługa tego typu – w wielu krajach zamiast mówić: „wyszukaj to w internecie”, mówimy po prostu: „wygooglaj to”.

W 2020 r. każdy internauta tworzył przeciętnie 1,7 MB danych na sekundę. Przyrost danych jest wykładniczy – tylko w ciągu ostatnich dwóch lat powstało niemal 90% wszystkich danych na świecie. Od 2025 r. każdego dnia na świecie ma pojawiać się 463 EB (eksabajtów) danych.

Najwięcej danych wytwarzają konsumenci. Dla przykładu, w aplikacji Instagram każdego dnia pojawia się 95 mln nowych zdjęć i filmów. Codziennie wysyłamy też 306,4 mld wiadomości e-mail, jak również zamieszczamy 5 mln tweetów w serwisie Twitter. Pod koniec 2020 r. nasz cyfrowy świat składał się z 44 zettabajtów danych. Dla porównania, 1 EB to 1 000 000 TB, a 1 ZB to aż 1000 EB.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200