🌄 👨‍👩‍👦‍👦 🔅 Novas tecnologias de armazenamento: há um avanço em 2020? 🥑 🏇🏾 🕷️

Por várias décadas, o progresso nas tecnologias de armazenamento de informações foi medido, em primeiro lugar, em termos de capacidade de armazenamento e velocidade de leitura / gravação de dados. Com o tempo, esses parâmetros de avaliação foram complementados por tecnologias e metodologias que tornam as unidades de HDD e SSD mais inteligentes, mais flexíveis e fáceis de gerenciar. A cada ano, os fabricantes de unidades tradicionalmente sugerem que o mercado de big data mudará e 2020 não é exceção. Os líderes de TI estão procurando formas eficazes de armazenar e gerenciar grandes fluxos de dados e, portanto, prometem novamente mudar o curso dos sistemas de armazenamento. Neste artigo, reunimos as tecnologias mais avançadas para postar informações, além de falar sobre os conceitos de drives futuristas, que ainda precisam encontrar sua realização física.

Redes de armazenamento definido por software

Se falarmos sobre os processos de automação, flexibilidade e aumento da capacidade de armazenamento de informações, juntamente com um aumento na eficiência do pessoal, mais e mais empresas estão considerando a possibilidade de mudar para as chamadas redes de armazenamento definidas por software ou SDS (Software-Defined Storage).

Um recurso importante da tecnologia SDS é a separação do hardware do software: isto é, a virtualização das funções de armazenamento está implícita . Além disso, diferentemente dos sistemas de armazenamento convencionais com uma conexão de rede (NAS) ou redes de área de armazenamento (SAN), o SDS foi projetado para funcionar em qualquer sistema x86 padrão. Muitas vezes, o objetivo da implantação do SDS é melhorar as despesas operacionais (OpEx), exigindo menos esforço administrativo.

A capacidade dos HDD-drives crescerá até 32 TB

Os drives magnéticos tradicionais ainda não morreram, mas estão apenas passando por um renascimento tecnológico. Os HDDs modernos já podem oferecer aos usuários até 16 TB de armazenamento de dados. Nos próximos cinco anos, essa capacidade dobrará. Ao mesmo tempo, as unidades de disco rígido continuarão sendo o armazenamento de acesso aleatório mais acessível e manterão sua primazia no preço de um gigabyte de espaço em disco por muitos anos.

A expansão da capacidade será baseada em tecnologias já conhecidas:

Armazenamento de hélio (o hélio reduz o arrasto aerodinâmico e a turbulência, permitindo a instalação de mais placas magnéticas no armazenamento; além disso, o consumo de calor e energia não aumenta);
Armazenamento termomagnético (ou HAMR HDD, cuja aparência é esperada para 2021 e se baseia no princípio da gravação de dados por microondas, quando uma seção do disco é aquecida por laser e magnetizada);
Um HDD baseado em bloco (ou unidades SMR, onde as faixas de dados são colocadas uma acima da outra, em formato de bloco; isso garante uma alta densidade de gravação de informações).

Os dispositivos de armazenamento de hélio são especialmente procurados em data centers em nuvem, e os HDRs SMR são ótimos para armazenar grandes arquivos e bibliotecas de dados, acessar e atualizar dados, que não são necessários com muita frequência. Eles também são ideais para criar backups.

As unidades NVMe ficam mais rápidas

Os primeiros SSDs foram conectados às placas-mãe via SATA ou SAS, mas essas interfaces foram desenvolvidas há mais de 10 anos para os HDDs magnéticos. O moderno protocolo NVMe é um protocolo de comunicação muito mais poderoso, projetado para sistemas que fornecem processamento de dados em alta velocidade. Como resultado, na virada de 2019-2020, vemos uma queda séria nos preços dos SSDs NVMe, que estão se tornando disponíveis para qualquer classe de usuários. No segmento corporativo, as soluções NVMe são especialmente apreciadas pelas empresas que precisam de análise de big data em tempo real.

Empresas como Kingston e Samsung já mostraram com o que os usuários corporativos podem contar em 2020: todos aguardamos o surgimento de SSDs NVMe com suporte ao PCIe 4.0, que permitem adicionar data centers ainda mais velocidade ao trabalhar com dados. O desempenho reivindicado de novos produtos é de 4,8 GB / s, e isso está longe do limite. A próxima geração do SSD Kingston NVMe PCIe gen 4.0 poderá fornecer largura de banda a 7 GB / s.

Juntamente com a especificação NVMe-oF (ou NVMe over Fabrics), as organizações poderão criar redes de armazenamento de alto desempenho com latência mínima, que competirão com os data centers com conexões diretas DAS (ou armazenamento anexado direto). Ao mesmo tempo, usando o NVMe-oF, as operações de E / S são processadas com mais eficiência, enquanto o atraso é comparável aos sistemas DAS. Os analistas prevêem que a implantação de sistemas baseados no NVMe-oF acelerará rapidamente em 2020.

Memória QLC finalmente "atirar"?

A memória flash NAND Quad Level Cell (QLC) também demonstrará crescente popularidade no mercado. O QLC foi introduzido em 2019 e, portanto, tinha distribuição mínima no mercado. Isso mudará em 2020, principalmente entre as empresas que implementaram a tecnologia LightOS Global Flash Translation Layer (GFTL) para superar os problemas inerentes ao QLC.

Segundo analistas, as vendas de SSDs baseados em células QLC aumentarão em 10%, enquanto as soluções TLC “capturarão” 85% do mercado. Seja o que for que se diga, o QLC SSD ainda está muito atrasado em relação ao SSD TLC e não se tornará a base do data center nos próximos cinco anos.

Ao mesmo tempo, espera-se que o custo da memória flash NAND aumente em 2020, de modo que o fornecedor de controladores SSD Phison, por exemplo, está apostando que o aumento de preço levará o mercado de unidades de estado sólido do consumidor a usar o flash de 4 bits -Memória QLC NAND. A propósito, a Intel planeja lançar soluções QLC de 144 camadas (em vez de produtos de 96 camadas). Bem ... parece que estamos aguardando mais marginalização do disco rígido.

Memória SCM: velocidade próxima a DRAM

A ampla disponibilidade de memória SCM (Storage Class Memory) foi prevista por vários anos, e 2020 pode ser o ponto de partida no qual essas previsões finalmente se tornarão realidade. Enquanto os módulos de memória Intel Optane, Toshiba XL-Flash e Samsung Z-SSD já entraram no mercado corporativo, sua aparência não causou uma reação impressionante.

O dispositivo Intel combina os recursos de DRAM rápida, porém instável, com o armazenamento NAND mais lento, mas persistente. Essa combinação visa aumentar a capacidade dos usuários de trabalhar com grandes quantidades de dados, fornecendo velocidade DRAM e capacidade NAND. A memória SCM não é apenas mais rápida que as alternativas baseadas em NAND: é dez vezes mais rápida. O atraso é de microssegundos, não de milissegundos.

Especialistas do mercado observam que os data centers que planejam usar o SCM serão limitados, pois essa tecnologia funcionará apenas em servidores que usam processadores Intel da geração Cascade Lake. No entanto, na opinião deles, isso não se tornará um obstáculo para interromper a onda de atualizações nos data centers existentes, a fim de garantir o processamento de informações em alta velocidade.

Da realidade previsível ao futuro distante

Para a maioria dos usuários, o armazenamento de dados não está associado a uma sensação de "Armageddon capacitivo". Mas pense: os 3,7 bilhões de pessoas atualmente usando a Internet geram cerca de 2,5 quintilhões de bytes de dados diariamente. Para atender a essa necessidade, são necessários mais data centers.

Segundo as estatísticas, em 2025 o mundo estará pronto para processar 160 Zetabytes de dados por ano (isto é, mais bytes do que estrelas no Universo observável). É provável que tenhamos que cobrir cada metro quadrado do planeta Terra com data centers; caso contrário, as empresas simplesmente não serão capazes de se adaptar a um crescimento tão alto de informações. Ou ... você tem que desistir de alguns dados. No entanto, existem várias tecnologias potencialmente interessantes que podem resolver o crescente problema de excesso de informações.

Estrutura do DNA como base para futuros data warehouses

Não apenas as empresas de TI estão procurando novas maneiras de armazenar e processar informações, mas também muitos cientistas. O desafio global é garantir a preservação das informações por milênios. Pesquisadores da Escola Técnica Suíça Superior de Zurique (ETH Zurique, Suíça) acreditam que a solução deve ser buscada no sistema de armazenamento de dados orgânicos que existe em todas as células vivas: no DNA. E o mais importante - esse sistema foi "inventado" muito antes do computador.

As cadeias de DNA são muito complexas, compactas e incrivelmente densas, como portadores de informações: de acordo com os cientistas, 455 exabytes de dados podem ser escritos em gramas de DNA, onde 1 eB equivale a um bilhão de gigabytes. As primeiras experiências já nos permitiram registrar 83 Kbytes de informação no DNA, após o que o professor do Departamento de Química e Ciências Biológicas, Robert Grass, expressou a idéia de que, na nova década, o campo médico precisa estar mais intimamente integrado à estrutura de TI para desenvolvimentos conjuntos no campo das tecnologias de gravação e armazenamento de dados.

Segundo os cientistas, as cadeias orgânicas de armazenamento de dados baseadas em cadeias de DNA poderiam armazenar informações por até um milhão de anos e fornecê-las com precisão na primeira solicitação. É possível que, em poucas décadas, a maioria das unidades lute precisamente por essa oportunidade: a capacidade de armazenar dados de maneira confiável e com capacidade por um longo tempo.

Os suíços não são os únicos que trabalham para criar sistemas de armazenamento baseados em DNA. Essa questão foi levantada desde 1953, quando Francis Crick descobriu a dupla hélice do DNA. Mas naquele momento, a humanidade simplesmente não tinha conhecimento suficiente para tais experimentos. O pensamento tradicional no campo do armazenamento de dados baseado em DNA está focado na síntese de novas moléculas de DNA; comparando a sequência de bits com a sequência de quatro pares de bases de DNA e criando moléculas suficientes para representar todos os números que precisam ser salvos. Assim, no verão de 2019, os engenheiros da CATALOG conseguiram escrever 16 GB da “Wikipedia” em inglês no DNA criado a partir de polímeros sintéticos. O problema é que esse processo é lento e caro, o que é um gargalo significativo quando se trata de armazenamento de dados.

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Pesquisadores da Brown University (Brown University, EUA) dizem que uma molécula de DNA não é a única opção para armazenamento molecular de dados por até um milhão de anos. Metabolitos de baixo peso molecular também podem atuar como armazenamento orgânico. Quando as informações são gravadas em um conjunto de metabólitos, as moléculas começam a interagir umas com as outras e produzem novas partículas eletricamente neutras que contêm os dados registrados nelas.

A propósito, os pesquisadores não pararam por aí e expandiram a gama de moléculas orgânicas, o que permitiu aumentar a densidade dos dados registrados. A leitura dessas informações é possível através de análises químicas. O único aspecto negativo é que a implementação de um dispositivo de armazenamento orgânico ainda não é possível na prática, fora das condições do laboratório. Este é apenas um tempo de operação para o futuro.

Memória óptica 5D: uma revolução no armazenamento de dados

Outro repositório experimental pertence aos desenvolvedores da Universidade de Southampton (Universidade de Southampton, Inglaterra). Em um esforço para criar um sistema inovador de armazenamento de informações digitais que pode existir por milhões de anos, os cientistas desenvolveram um processo para gravar dados em um minúsculo disco de quartzo, baseado na gravação de pulso de femtossegundos. O sistema de armazenamento foi projetado para arquivamento e armazenamento a frio de grandes volumes de dados e é descrito como armazenamento tridimensional.

Por que tridimensional? O fato é que as informações são codificadas em várias camadas, incluindo as três dimensões usuais. Mais duas são adicionadas a essas medições - o tamanho e a orientação dos nanodots. A capacidade de dados que pode ser gravada em um mini-drive é de até 100 Petabytes e o período de armazenamento é de 13,8 bilhões de anos a temperaturas de até 190 ° C. A temperatura máxima de aquecimento que o disco suporta é de 982 ° C. Em suma ... é quase eterno!

Recentemente, o trabalho da Universidade de Southampton atraiu a atenção da Microsoft, cujo programa de armazenamento em nuvem do Project Silica visa repensar as tecnologias de armazenamento atuais. De acordo com as previsões dos "soft", até 2023, mais de 100 Zetabytes de informações serão armazenadas nas nuvens, de modo que mesmo sistemas de armazenamento em grande escala terão dificuldades.

Para obter mais informações sobre os produtos Kingston Technology, visite o site oficial da empresa.

Novas tecnologias de armazenamento: há um avanço em 2020?