Miks välkmälu ei asenda pöörlevaid kettaid
See polnud kaua aega tagasi, kui välkmälukettad põhinesid DRAM-lahendusel ja maksid terve varanduse. "Välgule" lõi tohutu turu mobiilseadmete levik; hinnad langesid ja salvestustihedus hakkas arendustöödesse voolanud summa tõttu märkimisväärselt kasvama.
Välgulahendused on elanud üle suure arengu, kuid karta võib, et tulevik on tume.
Seda argumenti selgitab väike pilguheit minevikku. Me kuulsime juba üle 20 aastat tagasi, et lintmäluseadmed on surnud, aga alles deduplikatsioon muutis kettad piisavalt odavaks, et nn linditurule kanna peale astuda. Nii et kettad üksi ei toonud uut ajastut, vaid ketaste kombineerimine uue tehnoloogiaga.
Nüüd levivad jutud, et välgukettad vahetavad kõvakettad välja, ning kuigi hinnaerinevus on suur, väheneb see tulevikus. Tarnijad väljastavad välgu ja kõvaketaste hindade koondumist näitavaid tabeleid, mis meenutab sarnaseid tabeleid lintmäluseadmete ja kõvaketaste kohta enam kui 20 aasta eest. Artikli autor ei usu, et see võiks juhtuda lähitulevikus, millega seostuvad näiteks litograafilised piirid ja kõvakettatihedused.
Välgutehnoloogias sesotub tihedus peamiselt kiipide tootmiseks kasutatud andmete kirjutamise suurusega. 1971. aastal oli kasutusel 10 000 nm tehnoloogia, 2010. aastal on 32 nm, 2022. a peaks see olema 11 nm. Juba vahemikus 2002-2010 on see kahanenud ligi kahe kolmandiku võrra (90 nm pealt 32-le), mis võimaldab samale ruumilisele pinnale rohkem mahutada. Samasugust edasiminekut võib praegusest oodata aga alles kaheteistkümne aasta pärast.
Edasine vähendamine toob märkimisväärseid väljakutseid, millest ei hakka siin praegu kirjutama, aga inglise keelt oskavale huvilisele on kaks linki siin ja siin. Keskne iva on, et praegune tehnoloogia seab piirid, kui väikeseks asjad võivad muutuda. Keegi ei tohiks imestada, et ka välgulahendusi kimbutavad andmetiheduse probleemid, nagu iga teistki andmetalletamislahendust viimase 30 aasta jooksul.
Litograafia (kuidas andmeid salvestatakse) võib ju väheneda, aga NANDil hakkab samas rohkem probleeme ilmnema - pinged ei kahane, nii et šanss naaber-NANDis andmed kogemata rikkuda kasvab. Mingist hetkest ei saa enam lihtsalt suurust vähendada ja loota, et andmed säilivad.
Hämmastav, kui palju on tabeleid, mis näitavad, et välgutehnoloogia tihedused kasvavad ja kõvakettatihedused jäävad paigale. See on kõigile teada, et kettatiheduse kasvumäärad on aeglustunud, kuid sellest hoolimata oleme saanud 1 TB eksemplaride juurest 2 TB-ni liiguda, millele järgnevad juba tänavu 3 TB ja 4 TB. Ka tööstusliku kasutusega (serveri vms) 2,5tollised kettad on kasvanud 300 GB pealt 600 GB-ni. Nii välgu- kui kõveketaste kasv pole veel seiskunud.
Kasvutempos esineb kiire kasvu perioode, millele järgneb aeglane, kuni uute tehnoloogiate kasutuselevõtt kannustab taas kiiret kasvu. Paljudes tehnoloogiates tuttav tsükkel toimib usutavasti ka juba välgutööstuses. Kiire kasvu aeg vahemikus 2007 kuni 2009 oligi trendijoon, mida kasutati hämmastava tuleviku ennustamiseks.
Kõvakettad muutuvad veel tihedamateks. Vajadus odava rahaga aina rohkem ja rohkem andmeruumi saada ei kao, ja selle olemasolu pole kellelgi kahe silma vahele jäänud. Odav andmeruum on vajalik paljude rakenduste puhul ja see argument eelistab kõvakettaid välgule. Nagu lint on pikas plaanis palju odavam kõvaketastest, on kõvakettad odavamad välgust. See ei muutu niipea.
Välgujõudlus väikseplokilise (vähem kui 32 kB lugeda) sisend-väljundi kohta on kõvaketta omast kordades kiirem, aga me teame, et välgukettad pole andmekirjutamise suhtes võrdseks loodud. Mõned on ka siin kordades kiiremad kui kõvakettad, mõned ehk 10-20 korda kiiremad, ja selle eest makstakse suurt hinda. Küsimus on, kas hind õigustab väljaminekut.
Võtame näiteks tüüpilise koduarvutirakenduse nagu Photoshop. Kaameate sensorisuurused kasvavad ja failisuurused ühes nendega. Fail võis olla paari aasta eest 2 MB, aga nüüd juba 8 MB või rohkem. Tüüpiline SATA-ketas võib 8 MB faili lugeda (otsingu, latentsusaja ja lugemisega) 0,15 sekundit, kuid välguketas olenevalt isendist ehk 0,1 sekundit. See väike erinevus ei loe? Võtame suurema videofaili. Kõvaketta kiirus on ehk 80 MB/s, odavama välguketta kiirus aga 100 MB/s. Jällegi mitte tohutu erinevus. Mis siin loeb, on redigeerimistarkvara kasutatav metainfo, mida töötab välgukettal palju kiiremini. Me teame paljusid inimesi, kellel on kodus rohkem kui 500 GB andmeruumi muusikale, videole ja piltidele. Ruuminõuded kasvavad väga ruttu. Inimesed ei kuluta isegi 50 protsenti rohkem, et kodus väike jõudluskasv saavutada.
Artikli autoril oli 1990ndate alguses koduarvuti jaoks lintidel põhinev varundamissüsteem. See on ajalukku kadunud ega naase enam kunagi, kuid võimatu on näha välku kõvaketastele sellisel viisil liiga tegemas nagu kõvakettad kunagi lintidele. Välgutehnoloogia ei saavuta kõvaketaste tihedusi kaugeltki sama hinnaga, vähemalt mitte lähiajal. Takistusi on liiga palju.
Välk ja kõvakettad peavad lihtsalt koos eksisteerima; kui välgutarnijad seda ei näe, riskivad nad turusihist möödapanemisega. Odav massandmeruum on andmeenamuse jaoks sama vajalik kui väikseplokiline sisend-väljund osadel juhtudel.
Artikli autori järgmine koduarvuti, Photoshopi, finantsasjade halduseks ja pikaajaliseks andmeruumiks, saab olema Windowsi PC. Sellel on väike välguketas ja võrgumälu kast, kus neli 2 TB kõvaketast on ühendatud 10 GB Etherneti kaudu (vähemalt nii ta loodab). Välguketas on buutimiseks ja Photoshopi ajutistele failidele, muu aga andmete hoidmiseks.
Hübriidandmeruumid on tulnud, et jääda. Välk tegeleb väikeste failide, väikeste rakenduste sisend-väljund-nõudmistega ja saalimisega (swapping) paremini kui kõvakettad eales suudaks. Välgul pole aga iial hinna/tiheduse eelist. Kõvakettad ei koa, ükspuha kui palju mõned tarnijad seda sooviks.
(Pildil muide Panasonicu "maailma suurim" 3D-käsikaamera, millel on 96 GB välkmälu sisse ehitatud.)
