Os discos rígidos ainda são fundamentais para o armazenamento de dados, mas apesar de ficarem maiores e mais rápidos, o seu papel diminuiu ao longo dos anos. Outrora a escolha padrão para quase todas as cargas de trabalho, os HDDs estão cada vez mais limitados a áreas onde a capacidade e o custo da TB são mais importantes do que a velocidade, a latência e o consumo de energia.
A mudança não aconteceu da noite para o dia, é claro. O armazenamento flash tornou-se mais barato, mais compacto e mais confiável, e os data centers estão sob pressão para reduzir o consumo de energia, as demandas de resfriamento e até mesmo o espaço físico. Ao mesmo tempo, o volume de dados gerados está a crescer, forçando os operadores a repensar como e onde a informação é armazenada.
Como resultado, uma ampla gama de tecnologias está sendo explorada como alternativas aos discos rígidos e abordamos muitas delas aqui. TechRadar Pro. Algumas tecnologias já estão surgindo em ambientes de produção, enquanto outras permanecem firmemente… experimentais, digamos assim.
Essas são as tecnologias sobre as quais você ouvirá mais nos próximos anos.
1. SSDs empresariais de alta capacidade
Os SSDs são, obviamente, os candidatos mais óbvios para substituir discos rígidos, especialmente em data centers modernos. Os fornecedores agora estão ultrapassando a marca de 100 TB, visando diretamente cargas de trabalho que antes dependiam de grandes arrays de HDD.
O 6600 ION da Micron está disponível em uma configuração PCIe Gen5 de 122 TB e pode ser encomendado até 245 TB. Nessas capacidades, a Micron afirma que um único rack será capaz de atingir 88 PB de armazenamento, enquanto um servidor 2U preenchido com 36 SSDs E3.S pode conter 4,42 PB.
Construído no G9 NAND da Micron, o drive tem tudo a ver com densidade, eficiência de energia e economia de espaço, com o objetivo de permitir que operadores corporativos e de hiperescala consolidem o armazenamento enquanto reduzem o uso de energia e os requisitos de resfriamento.
2. Fator de forma SSD E2
O formato SSD E2 visa um segmento diferente do mercado, com foco em dados quentes que ficam entre as camadas de armazenamento frio e quente. Ele foi projetado para substituir grandes arrays de HDD onde a capacidade e o custo são mais importantes que o desempenho máximo.
Desenvolvido através de uma colaboração entre a SNIA e o Open Compute Project, ele tem como alvo a densidade flash em escala de petabytes E2 em servidores 2U padrão. Em sua forma mais ambiciosa, um único drive E2 pode conter 1 PB de flash QLC.
O design segue o padrão EDSFF Ruler e usa NVMe sobre PCIe 6.0. A produção de energia e a produção de calor continuam sendo grandes desafios, mas os proponentes veem o E2 como um meio-termo prático entre SSDs caros de alto desempenho e armazenamento HDD que exige muito espaço.
3. Armazenamento de cristal de memória 5D
O armazenamento de cristal de memória 5D visa um papel muito diferente dos discos rígidos, concentrando-se na durabilidade do arquivamento a longo prazo, em vez da velocidade. A tecnologia usa vidro de sílica gravado com laser de femtosegundo para codificar dados em estruturas microscópicas.
A informação é armazenada em cinco dimensões, combinando posição espacial com orientação e intensidade. Eles afirmam que um único disco de vidro de cinco polegadas pode armazenar até 360 TB, mantendo os dados estáveis a uma temperatura de 190°C por muito tempo.
Como costuma acontecer com tecnologias novas e experimentais, os protótipos atuais são lentos, com velocidades de gravação de cerca de 4 MB/s e velocidades de leitura de cerca de 30 MB/s, colocando-os firmemente na camada de armazenamento frio.
4. Armazenamento de dados de DNA
Em vez de magnetismo ou carga, esta abordagem, talvez a alternativa mais radical aos discos rígidos, codifica dados digitais em ADN sintético, traduzindo o binário em quatro bases de ADN.
Isto permite (pelo menos em teoria) que uma grande quantidade de informação seja armazenada num pequeno espaço físico. Algumas empresas dizem que, em escala, o armazenamento de ADN poderia permitir que os dados da humanidade cabessem num único rack de centro de dados.
O DNA permanece estável durante milhares de anos sem energia, tornando-o atraente para preservação a longo prazo. Embora existam produtos comerciais iniciais, o desempenho é lento, os custos são elevados e o armazenamento de ADN está longe de estar pronto para implementação de rotina.
5. Armazenamento de ondas estacionárias
O armazenamento de ondas estacionárias ou SWS é outra tentativa de repensar a preservação de dados a longo prazo, eliminando completamente a energia, os ciclos de atualização e a mídia magnética. Desenvolvida por Clark Johnson na Wave Domain, o cérebro por trás da revolução HDTV, a tecnologia se inspira nas primeiras técnicas fotográficas, armazenando dados como um padrão de interferência de cor dentro de uma emulsão de haleto de prata.
O método captura ondas de luz estacionárias em uma placa permanente, criando um registro físico que pode permanecer estável por séculos sem entrada de energia. O teste da NASA expôs amostras à radiação cósmica na Estação Espacial Internacional durante meses, não relatando nenhuma degradação mensurável dos dados.
O armazenamento por ondas estacionárias destina-se ao armazenamento refrigerado em vez de sistemas ativos. O acesso requer varredura óptica e buffer, mas a resistência à radiação, à umidade e ao tempo torna-o um recurso científico, governamental e e dados de espaço que deveriam durar muito mais que discos rígidos ou fitas.
6. Fita SSD híbrida
O Disco Magneto-Elétrico (MED) da Huawei usa um SSD interno junto com um mecanismo de fita para acesso rápido, mas externamente se apresenta como um dispositivo de armazenamento em bloco em vez de um sistema de fita tradicional.
Os dados que precisam de acesso mais rápido são gravados na partição SSD, enquanto os dados mais frios são movidos automaticamente para a fita interna. A recuperação de dados armazenados em fita leva mais tempo, mas o sistema evita a complexidade de bibliotecas de fitas externas e reduz o uso de energia em comparação com grandes matrizes de HDD.
Ao ocultar a faixa de opções atrás de uma interface semelhante a um disco, o design visa cargas de trabalho que ficam entre armazenamento quente e frio. Esperávamos ver a primeira geração em 2025, com um modelo de segunda geração em 2026 ou 2027, mas a Huawei não fez nenhum anúncio recentemente.
7. Armazenamento atômico e baseado em erros
Os conceitos de armazenamento baseados em átomos e defeitos levam o armazenamento de dados ao nível dos átomos individuais. A pesquisa acadêmica mostrou como pequenos defeitos dentro dos cristais podem atuar como células de memória binária.
Numa abordagem, cristais dopados com terras raras são usados para capturar cargas que representam uns e zeros. Cada átomo ausente funciona como um único bit, permitindo a densidade de dados em volumes muito pequenos.
A tecnologia é experimental e lenta, mas em teoria pode armazenar terabytes de dados num espaço não maior que um grão de arroz. Seu foco está inerentemente no armazenamento de arquivos de longo prazo, em vez do uso ativo.
8. UltraRAM
O objetivo disso é combinar armazenamento e memória em uma única tecnologia. Nascido da pesquisa da Universidade de Lancaster e desenvolvido pela startup britânica Quinas Technology, o UltraRAM visa velocidade semelhante à DRAM com não volatilidade no estilo SSD.
A UltraRAM armazena elétrons em um poço quântico, permitindo acesso rápido sem a atualização constante ou mecanismos de desgaste associados ao flash que a DRAM exige. Espera-se também que o consumo de energia seja muito menor do que as tecnologias de memória existentes.
O financiamento governamental e o reconhecimento da indústria ajudaram a levar o UltraRAM além das demonstrações em laboratório. No entanto, os obstáculos à produção permanecem e o seu futuro depende da sua capacidade de expansão económica.
9. Armazenamento orgânico e molecular
Esta pesquisa examina se os dados podem ser armazenados em escala química em vez de magnetismo ou carga. Pesquisadores chineses estão investigando discos rígidos moleculares construídos a partir de compostos organometálicos.
Os dados são gravados e lidos usando uma ponta condutora de microscópio de força atômica que desencadeia reações químicas controladas. Isto permite um controle muito preciso sobre os estados de condução e uma densidade teórica de dados muito alta.
Isso também pode permitir a criptografia diretamente no material. Apesar de sua promessa, a durabilidade, a escalabilidade e a praticidade do mecanismo de leitura e gravação permanecem sem solução.
10. Armazenamento de cerâmica
O armazenamento de cerâmica visa arquivar dados, onde a longevidade e a eficiência energética são muito mais importantes do que a velocidade de acesso. A Cerabyte, apoiada pela Western Digital, está liderando a abordagem e usa nanocamadas cerâmicas gravadas a laser para armazenar dados em um meio inerte projetado para ser estável por milhares de anos sem exigir energia.
Espera-se que os primeiros sistemas piloto forneçam cerca de 1 PB por rack, embora os tempos de acesso sejam muito lentos em comparação com disco ou flash. O roteiro da Cerabyte indica densidades muito mais altas, com metas aumentando para 100 PB por rack junto com taxas de transferência mais rápidas.
Se estes objectivos forem alcançados, o armazenamento em cerâmica competirá directamente com as fitas e os discos rígidos no armazenamento a frio, mas, por enquanto, está firmemente no domínio da preservação a longo prazo, em vez do armazenamento diário.
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