Как закон Мура влияет на эволюцию технологий хранения данных
В нашем блоге на Хабре мы рассматривали вопрос влияния закона Мура на появление более производительных процессоров в соперничестве между Intel и IBM, а также его актуальности для облачных сервисов. Но как обстоят дела в области технологий хранения данных? Как закон Мура влияет на их эволюцию — именно этой теме посвящен материал издания Wired. Мы представляем вашему вниманию основные тезисы этой заметки.
Каждые 10–15 лет индустрия хранения данных претерпевает серьезную трансформацию. В последний раз это произошло в конце 90-х годов, когда появились сети хранения данных (SAN, storage area network). Появление этой технологии позволило крупным компаниям получить высокую доступность, избыточность и другие важные характеристики. Теперь же, трансформация происходит вокруг технологии Flash, но дело не в ней как таковой, а в сопутствующей эволюции остальных элементов дата-центров.
Сформулированный еще в 70-х годах прошлого века закон Мура, утверждавший, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца, пока что работает. В 1970 году скорость процессоров составляла 740 кГц. На базе закона Мура сегодня мы имеем многоядерные процессоры, скорость которых измеряется гигагерцами. Этот драматический прорыв, осуществленный за прошедшие четыре десятилетия, способствовал развитию новых инновационных технологий, вроде той же виртуализации.
К сожалению, производительность традиционных накопителей на жестких магнитных дисках не росла темпами, сравнимыми с увеличением процессорных скоростей. В итоге образовался определенный «зазор производительности» между CPU и HDD, которые обычно используются в архитектурах SAN и NAS. Традиционный подход к преодолению этого зазора предполагал объединение значительных объемов таких HDD. Главная идея заключалась в том, что чем меньше объём диска, на котором нужно искать данные, тем выше производительность.
Однако развитие инновационных технологий, которое стало возможным благодаря повышению производительности процессоров, сделали этот традиционный подход бессмысленным. К примеру, в виртуализованных средах, часто одной из главных проблем является обеспечения производительности чтения и записи. В итоге, постоянное добавление дисков для обеспечение потребностей новых технологий, делает их применение менее выгодным для бизнеса.
В конечном итоге, это приводит к ограничению дальнейших инноваций. В итоге индустрию хранения данных подстегивает необходимость перехода к модели оценки стоимости за IOPS, а не за гигабайты. Это совершенно новый подход к финансовой оценке новых технологий, и он может способствовать в том числе и более широкому применению Flash-памяти, которая раньше считалась слишком дорогой.
Flash на порядок быстрее, чем HDD, и с его помощью можно получать в тысячу раз больше IOPS — в итоге тот самый разрыв между производительностью процессора и памяти, будет сокращаться куда быстрее. Все это будет способствовать тому, что использование сопутствующих инноваций станет более выгодным для бизнеса, а значит больше ресурсов будет направляться на дальнейшие разработки.
Flash-память всегда была более производительной технологией в сравнению с жесткими дисками, но ей недостатавало свойств масштабируемости и общей доступности данных, которые требуются в крупных SAN-средах. Стремительное развитие облачных технологий позволяет скрыть эти минусы flash, значительно расширяя возможности по построению инфраструктуры.
Закон Мура продолжает двигать вперед рынок процессоров, а революция в сфере флэш-памяти может толкнуть вперед индустрию хранения данных. Крупные компании это понимают — в частности, не так давно мы писали о разработанном Samsung крайне высокоемком жестком диске (16 ТБ), использующим технологию флэш-памяти 3D NAND:
Кроме того, новую технологию флэш-памяти разрабатывают компании Intel и Micron — она называется 3D Xpoint, которая является переосмыслением принятых понятий по работе с памятью. Вместо того, чтобы использовать транзисторы (как принято в традиционной флэш-памяти), 3D Xpoint использует микроскопические сетки проводов, связанные с помощью «селекторов». Информация хранится в пересечениях проводов (отсюда и название технологии).
По заявлениям исследователей в настоящее время они могут создавать чипы по этой технологии, которые будут примерно в 1000 раз быстрее флэш-памяти в iPhone и могут хранить до 10 раз больше данных чем DRAM-память в PC, серверах и ноутбуках. Кроме того, эта память «не волатильна» — это значит, что новая технология может сохранять данные даже в том случае, если питание компьютера будет отключено.
Внедрение таких технологий — дело довольно близкого будущего. При этом, это не единственное направление инноваций в области хранения данных. К примеру, не так давно мы публиковали материал о наиболее перспективных технологиях хранения — и среди них эксперты называли в частности, ленточные накопители (например, от Fujifilm) и генетические хранилища.
