Data ve velkých číslech a budoucnost NVMe SSD

Používání SSD přineslo na spotřebitelský trh revoluci. Mít dnes SSD ve svém počítači je zcela běžnou záležitostí. Nedostatek místa lze řešit externími disky nebo serverovým diskem v domácím prostředí, kam si pravidelně data zálohujeme. Nicméně objem používaných dat se neustále zvětšuje. Jde o trend, který vlastně jen následuje vývoj technologií. Máme kvalitnější fotoaparáty, které dělají detailnější (a tedy větší) fotografie, natáčíme na 4K kamery s vysokorychlostním záznamem, kupujeme filmy online v Ultra HD kvalitě a místa na disku je stále méně a méně. Tak jako revoluce v podobě CD nahradila diskety, i my si nyní procházíme revolucí přechodu při ukládání dat online. Cloudové disky, online úložiště, privátní NAS se zabezpečeným připojením, to vše je jen další krok v evoluci při práci s daty.

V globálním pohledu jde o děsivě veliká čísla, která musíme umět zpracovat na vzdálených serverech. Jen pro představu, za jedinou minutu se na internetu objeví 27 800 nových obrázků a 514 000 lajků na Instagramu, 208 700 nových obrázků a 1 750 000 lajků na Facebooku, přes 2 000 000 dotazů na Google, servery zpracují 204 000 000 emailů a nahrajeme 100 hodin záznamu na Youtube. Tato čísla i nadále porostou…a exponenciálně.

Data v roce 2025

Studie společnosti IDC ‘Data Age 2025’ předpovídá, že množství dat, která vygenerujeme v roce 2025, přesáhne 163 zettabytů (to je 1,63 bilionů GB, resp. 1,63 miliardy TB), což je zhruba desetinásobek všech dat vygenerovaných v roce 2016. Experti ve studii například předpovídají pět důležitých trendů, které rapidně změní náš život a na něž bude zapotřebí se připravit.

• Data se stanou více kritická pro život. Podle předpovědi IDC 20 % všech vygenerovaných dat bude kritických a 10 % super kritických pro každodenní život.   
• Propojení digitálních zařízení, embedovaných systémů a internetu věcí bude hrát důležitou roli v každé části našeho života. Studie předpovídá, že denně taková zařízení použijeme 4 800x.
• Budeme muset zesílit možnost okamžitého přístupu k datům. Většina trendů směřuje k mobilním a okamžitě dostupným datům.
• Umělá inteligence bude přelomová. Množství dat, která UI potřebuje ke svému fungování, je enormní, ale zároveň otevře nové možnosti, jako jsou kognitivní systémy (např. zpracování řeči nebo strojové učení). Systémy budou generovat obrovské množství nových dat, zatímco budou zpracovávat data stávající.
• Bezpečnost bude klíčová. Množství dat v roce 2025, která budou označena jako citlivá, osobní nebo budou muset zůstat utajená, bude až 90 %, ale pouze 50 % z nich bude zabezpečených.

Klasická disková pole nebo páskové jednotky jsou sice velmi dobré a objemné archívní médium, ale postrádají jeden důležitý prvek pro práci v reálném čase, rychlost. Všechna velká datová centra dnes používají v čím dál větší části své infastruktury SSD disková pole. A zatímco spotřebitelský trh prošel bouřlivou revoltou s příchodem NVMe SSD (vysokorychlostní SSD), korporátní sektor tak bouřlivý nebyl. Korporátní trh má silné nároky na média, které spotřebitelské produkty nemohou splnit. To bude možné až nyní, s novou generací SSD speciálně vytvořenou pro serverové prostředí. Nová generace SSD by měla překlenout tyto požadavky a nabídnout špičkové výkony v rozumných cenových relacích.

SSD nové generace a jejich místo na serverech

Původně byly SSD stavěny na rozhraní klasických pevných disků (a dodnes mnoho z nich stále je). Aby byly schopné pracovat v počítačích, bylo nutné použít standardní připojení pevných disků, stejně jako co nejvíce se jim přiblížit vzhledem. Bylo to nezbytné kvůli snazšímu přijetí uživateli. Rozhraní SATA se dodnes používá k připojení velkoobjemových disků, ale zároveň se stalo limitujícím prvkem SSD. Maximální rychlost přenosu dat tohoto rozhraní je totiž jen 600 MB/s (SATA 3). Aby bylo možné využít plného potenciálu NAND flash čipů, které jsou v dnešních SSD, bylo zapotřebí najít nové rozhraní. Klíčovým prvkem v prolomení standardů se stala technologie PCI Express bus. Toto rozhraní dovolilo efektivní používání NVMe technologie a překonání limitů SATA. Nový standard podporuje přenosové rychlosti až 2 000 MB/s na kanál (PCIe Gen4). Při použití maximálně 16 kanálů nabízí technologie PCIe Gen 4 přenosové rychlosti až 32 000 MB/s. Toto rozhraní standardizuje připojení SSD přes PCIe.

Řadiče NVMe komunikují napřímo s procesorem, čímž lze oproti SATA přenášet data až 25x rychleji. Kombinace PCIe a NVMe tak dovolí společnostem nakládat s obrovským objemem dat mnohem rychleji, což bude nezbytné pro budoucí aplikace.

U serverů znamenají nové disky krom zrychlení i úsporu energie a fyzického prostoru. Jedna NVMe PCIe SSD jednotka totiž dokáže snadno nahradit 10 až 12 standardních SATA SSD, včetně řídicích karet. To umožní ušetřit 80 % potřebných součástek pro stavbu podobného pole z klasických SSD. Například u serverových farem internetových gigantů, jako jsou Amazon nebo Google, čítajících stovky tisíc racků, je tak drastické ušetření potřebného prostoru velmi významné. Tato výměna pak navíc ušetří i nezbytné servisní práce a administrativu. Zároveň o 70 % poklesnou i náklady na energii a chlazení. Tím se radikálně sníží celkové TCO (total cost of ownership – kompletní náklady na investici).

Řešení NVMe společnosti Kingston

Společnost Kingston Technology si uvědomuje důležitost serverových SSD a intenzivně investuje prostředky do vývoje a rozvoje právě v této oblasti. Spojila se proto se start-up firmou Liqid, která se zaměřuje na datová centra. Propojením zkušeností firmy Liqid na poli PCIe a zkušeností Kingston s NAND technologií tak vznikl disk DCP1000, jeden z nerychlejších NVMe SSD speciálně navržených pro datová centra. DCP1000 je vysoce výkonný disk s obrovskou kapacitou. Je od základu vytvořený jako řešení problematiky dalších let popsané ve studii Data Age 2025 a poskytuje dostatečný výkon k rozvoji aplikací, jako například umělé inteligence, virtuální reality nebo internetu věcí. Pro datová centra to znamená, že mohou dokázat více a rychleji s menšími náklady.