Механику заменит электроника

Флэш-память стоит пока слишком дорого и не может претендовать на роль основной технологии хранения в ЦОД, но в конечном итоге твердотельные устройства вполне способны прийти на смену механическим накопителям на жестких дисках, уверен Хью Йошида, директор по технологиям компании Hitachi Data Systems.

В соответствии с законом Мура производительность процессоров растет такими высокими темпами, что системы хранения не поспевают за ней и рискуют оказаться «погребенными» под нарастающими информационными потоками. И хотя по тому же закону Мура емкость дисков удваивается через каждые 18 месяцев, их стоимость в пересчете на мегабайт снижается лишь на 30% в год, а темпы роста быстродействия заметно отстают от темпов увеличения производительности серверов.

Планы дальнейшего развития накопителей с вращающимися дисками обрисованы на 10-12 лет вперед, однако ограничения, присущие данной технологии, заставляют разработчиков уже сейчас заняться поиском чего-то нового.

«Накопители с вращающимися дисками — едва ли не единственная категория ИТ-продуктов, базирующаяся на механических конструкциях, — отметил Йошида. — Именно поэтому соотношение цены и емкости меняется так медленно. Устройство имеет двигатель, раскручивающий диски, и коромысло, с помощью которого магнитная головка устанавливается над нужной дорожкой. Скорости вращения дисков присущи определенные физические ограничения».

Для обслуживания приложений, потребности которых механические жесткие диски удовлетворить не в состоянии, в корпоративной среде все шире применяются твердотельные накопители (Solid State Drive, SSD) относительно небольшой емкости, созданные на основе флэш-памяти. Устройства SSD обеспечивают на порядок более высокую производительность по сравнению с жесткими дисками, но при этом и стоят в 10-20 раз больше.

Цены на твердотельные накопители постепенно снижаются, однако не так быстро, как хотелось бы. В отличие от жестких дисков, флэш-память выпускается в значительно меньших объемах, и устранить ценовой разрыв между устройствами SSD и жесткими дисками пока не удается.

Тем не менее со временем флэш-память вполне способна потеснить на рынке жесткие диски и выйти на ведущие позиции. «В конечном итоге устройства SSD придут на смену жестким дискам», — подчеркнул Йошида.

Еще одним изъяном флэш-технологий, используемых при производстве современных корпоративных средств хранения, является их ограниченный ресурс — устройства рассчитаны приблизительно на 100 тыс. циклов записи. Производители пытаются повысить надежность флэш-памяти, но может случиться и так, что твердотельные накопители не сумеют вытеснить жесткие диски полностью. Поэтому в настоящее время разрабатываются технологии энергонезависимой памяти с более высокой надежностью.

Как бы то ни было, в обозримом будущем от широкого применения жестких дисков нам все равно никуда не уйти, и ради повышения эффективности производители вынуждены прибегать к разнообразным ухищрениям. Техника так называемого расслоения (striping) предполагает запись последовательных блоков данных сразу на несколько различных устройств, объединенных в логический массив, что ускоряет выполнение операций. В основу технологии «тонкого распределения» (thin provisioning) положено динамическое выделение серверам ресурсов хранения из общего резервного пула, позволяющее минимизировать затраты.

Важная роль отводится глобальному кэшированию, благодаря которому сразу несколько процессоров хранения получают доступ к одному и тому же буферу. Подобная технология используется, в частности, в системах хранения Hitachi USP V, EMC DMX и IBM DS8000.

Однако нагрузка на системы хранения нарастает, и потребителям нужны более эффективные решения. Спрос на физические ресурсы хранения постоянно увеличивается, вычислительная мощность серверов повышается, растут и их потребности в хранении данных.

«Если внимательно взглянуть на новые процессоры Intel и AMD, нетрудно обнаружить аналогию с мэйнфреймами, — указал Йошида. — Эти процессоры обладают такой вычислительной мощью, о которой еще лет пять назад мы и мечтать не смели».

Но стоит отметить, что современные серверы, помимо увеличенной вычислительной мощности отдельных процессоров, имеют несколько процессорных ядер и обслуживают множество виртуальных машин. Все это замедляет доступ к данным.

«Независимые технологические циклы перекрывают друг друга, — пояснил Йошида. — Иногда вперед вырываются процессоры, а иногда — устройства хранения. В настоящее время наиболее быстрые темпы развития демонстрируют именно серверы, а нынешний характер их использования, то есть установка многоядерных процессоров, развертывание гипервизоров и виртуальных машин, способствует повышению нагрузки на системы хранения».

Определенные трудности обусловлены и принятием новых стандартов (например, Fibre Channel over Ethernet).

«Пропускная способность систем хранения удвоилась, — подчеркнул Йошида. — В нынешнем году заработает канал Fibre Channel, способный передавать информацию со скоростью 8 Гбит/с. На горизонте уже видны каналы Fibre Channel over Ethernet с пропускной способностью 10, 40 и 100 Гбит/с. Конвейеры систем хранения укрупняются, а современные ЦОД требуют от системы хранения нового уровня масштабируемости».