Группа ученых из Университета Лотарингии во Франции и Университета Тохоку в Японии сообщили об успехах совместного исследования, результатом которого стала разработка инновационной технологии, способной привести к резкому сокращению энергопотребления накопителей для систем хранения данных.
Рост энергопотребления СХД — серьезная проблема
В мире каждый год генерируются уже зеттабайты цифровых данных, и этот процесс идет по нарастающей — информации становится не просто больше, растут темпы ее появления. Сетевые каналы становятся все шире, а контент, все тяжелее, особенно если это, скажем, видео в формате FullHD или UltraHD. Все эти огромные массивы данных надо где-то обрабатывать и хранить.
Последний момент особенно важен, потому что связан не столько с возможной нехваткой места, сколько с тем, что чем больше становится накопителей, тем, соответственно, сильнее вырастает уровень энергопотребления систем хранения данных. По подсчетам ученых, если не заменить технологии записи/чтения информации на более энергоэффективные, то уже к 2040 г. СХД столкнутся с нехваткой электроэнергии, то есть им понадобится ее столько, что это будет влиять на глобальный энергобаланс. Если все останется так, как сейчас, то скорее всего, технологии все же претерпят изменения. Во всяком случае, так полагает группа ученых из Университетов Лотарингии и Тохоку, которые недавно предложили новый энергоэффективный способ записи/чтения данных с магнитных накопителей.
Согласно исследованию IDC, к 2025 г. ежегодный прирост количества данных в мире превысит 175 зеттабайт, а темпы роста показателя продолжат расти. Поэтому к традиционным вызовам для бизнеса — как эффективно хранить данные и управлять ими — прибавляется необходимость повышать энергоэффективность своих архитектур, — говорит Татьяна Бочарникова, глава представительства NetApp в России и СНГ. — С самого начала существования NetApp эффективность хранения данных была одним из главных приоритетов в разработке технологий и решений. Уменьшение объема дискового пространства дает компаниям ряд преимуществ, среди которых значительное сокращение энергопотребления и расходов на охлаждение оборудования. Экономия пространства для хранения данных более чем 80% — не редкость, в среднем же решения от NetApp позволяют достичь 50% экономии дискового пространства. Это становится возможным при использовании преимуществ, которые дают технологии NetApp: дедупликация, компрессия, виртуализация СХД, моментальные копии Snapshot, гибкое выделение ресурсов и виртуальное клонирование.
Лазеры и спинтроника для повышения энергоэффективности
В основе технологии лежит принцип использования сверхбыстрого лазерного импульса, длительность которого составляет всего 30 фемтосекунд (0,0000000000000003 секунды). Лазерный импульс воздействует на гетерогенную структуру, состоящую из трех видов слоев — ферримагнитных (GdFeCo), немагнитных (Cu) и ферромагнитных слоев (Co/Pt). Лазерный импульс размагничивает ферримагнитный слой и генерирует спиновый ток, который проходит через немагнитный слой и затем вызывает переключение ферромагнетика.
Над подобной технологией работали ученые в разных странах, но до недавних пор не удавалось добиться нужного эффекта. Проведя дополнительные изыскания, группа исследователей из упомянутых университетов пришла к более глубокому пониманию происходящих процессов. В частности, ученые обнаружили, что решающую роль в процессе инициирования переключения ферромагнетика (Co/Pt) играют спиновые токи, сопровождающие переключение ферримагнетика (GeFeCo). Основываясь на этом понимании, ученым удалось продемонстрировать гораздо более быстрое и менее энергоемкое переключение ферромагнетика с помощью лазерного импульса.
«Это очень хорошая новость для будущего систем хранения данных, поскольку новая технология может обеспечить более эффективную схему записи цифровой информации на магнитный носитель, которая в настоящее время основана на переключении, индуцированном магнитным полем», — говорит Сюнсуке Фуками (Shunsuke Fukami), один из авторов исследования.
На данный момент технология пока еще работает только в рамках лаборатории, но как надеются исследователи, через некоторое время она найдет практическое применение в СХД, где сможет обеспечить в разы более высокую энергоэффективность работы накопителей, чем та, что доступна на сегодняшний день.
