Исследовательская компания Research Nester опубликовала отчёт, посвящённый анализу глобального рынка публичных облачных сервисов за период c 2017 года, а также прогнозу его изменения к 2023 году. Как ожидают аналитики Research Nester, мировой рынок публичных облачных вычислений в прогнозируемом периоде составит около 23 % общего объёма облачного рынка.

Росту будут способствовать такие факторы, как продолжающееся распространение Интернета вещей (IoT), рост применения машинного обучения, искусственного интеллекта, а также рост достижений в ИТ-индустрии и многочисленные преимущества работы с использованием новых платформ.

Также стимулировать рост глобального рынка публичных облачных сервисов будет растущая потребность компаний в снижении операционных издержек и повышении эффективности их работы и качества обслуживания. Ожидается, что сегмент программного обеспечения как услуги (SaaS), который является крупнейшим среди сегментов этого рынка, будет уверенно расти с каждым годом и достигнет значения около $530 млрд в 2023 году.

Исходя из регионального деления глобальный рынок публичных облачных вычислений включает такие сегменты, как Северная Америка, Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион, Латинская Америка, Ближний Восток и Африка. Ожидается, что рынок в Азиатско-Тихоокеанском регионе будет расти в среднем на 26 % в течение прогнозируемого периода и достигнет объёма в пределах $150 млрд к концу 2023 года, в основном благодаря таким странам, как Китай и Индия.

В числе лидеров рынка публичных облачных вычислений исследователи назвали корпорации IBM, Microsoft, Amazon, Alphabet, HPE, Oracle, VMware, Cisco, Salesforce и Fujitsu. Как ожидается, сегмент крупных компаний будет занимать основную долю рыка и достигнет ежегодного роста в размере около 22 % в течение прогнозируемого периода.

Ещё в 2018 году было ясно, что популярность периферийных (edge) вычислений будет только расти. Для разработки открытых стандартов в этой сфере был основан консорциум State of the Edge. Сотрудничество принесло свои плоды: сегодня периферийные микро-ЦОД и серверы уже не кажется чем-то экзотическим, а ближайшее десятилетие обещает взрывной рост в этой сфере.

Отчёт 2020 года, недавно опубликованный State of the Edge, предсказывает, что общий объём капиталовложений в сферу периферийных вычислений в течение 10 лет составит $700 миллиардов.

Перед нами буквально начало новой эры в развитии всемирной сети; некоторые участники консорциума назвали её третьей эпохой Интернета. Вырастет также и объём энергопотребления периферийными серверами и точками первичной обработки данных. К 2028 он должен достичь 100 гигаватт. Для сравнения, на весь азиатско-тихоокеанский регион сейчас приходится 187 мегаватт.

В прошлом году State of the Edge попал под крыло Linux Foundation, в результате чего был сформирован LF Edge. Развитие проектов Open Glossary и Edge Computing Landscape продолжится в рамках LF Edge, и к концу года ожидается очередной отчёт-прогноз, уже на 2021 год. Основатели State of the Edge, компании Vapor IO, Packet (теперь часть Equinix), ARM, Rafay Systems и проект Ericsson Edge Gravity продолжат вносить свой вклад.

В число проектов LF Edge, связанных с индустрией периферийных вычислений, входят также Akraino Edge Stack, Baetyl, EdgeX Foundry, Fledge, Home Edge и Project EVE.

Компания Cisco провела во вторник, 14 апреля, онлайн-брифинг, на котором поделилась результатами исследования Annual Internet Report (AIR), освещающего развитие Интернета в мире и в России в частности в 2018—2023 гг. Как полагают аналитики Cisco, к 2023 году в мире будет насчитываться около 5,3 млрд пользователей Интернета, что составляет 66 % населения Земли.

В России процент пользующихся Интернетом будет заметно выше — 78%, а численность пользователей составит 113,3 млн. Отмечается, что у нас скорость проникновения будет в среднем на 10-12% выше средней по миру. 

Количество подключенных к сети устройств в России достигнет 895,5 млн или более 6 устройству на человека (в 2018 году — 3,6 подключения на человека), причём средняя скорость фиксированного широкополосного доступа удвоится, достигнув 71,1 Мбит/с.  В целом в мире количество подключенных к сети устройств составит 29,3 млрд, а скорость передачи данных достигнет 110 Мбит/с.

Мобильной связью в России к 2023 году будет пользоваться 122,8 млн человек или 84 % населения. Средняя скорость мобильного соединения вырастет в 2,7 раза с 9,4 до 25,3 Мбит/с.

Вырастет средняя скорость практически всех стандартов мобильной связи: скорость 4G составит 53,7 Мбит/с (показатель 2018 г. — 26,8 Мбит/с, двукратный рост, ежегодный прирост 15 %), 3G — 9,0 Мбит/с (показатель 2018 г. — 6,1 Мбит/с, рост в 1,5 раза, ежегодный прирост 8 %).

Доля 5G-соединений в России составит 2,4 % всех мобильных соединений, а доля LPWA-соединений вырастет с 4,7 до 22 %. При этом Cisco считает, что частные сети 4G/5G не будут популярны в России, так как крупные предприятия вряд ли захотят связываться с регулирующими органами для получения лицензий на частоты. 

К 2023 году 47 % всех сетевых устройств в России будут подключены к мобильным сетям, 53 % — к проводным или Wi-Fi-сетям. Общее число точек доступа Wi-Fi, включая домашние, вырастет в 6 раз до 30,8 млн с 4,8 млн в 2018 г. Средняя скорость Wi-Fi-соединения увеличится в 1,9 раза, с 23 до 43 Мбит/с.

Также в докладе отмечено, что 58 % (523,8 млн) всех подключённых устройств в России будет приходиться на межмашинные (Machine-to-machine, M2M) соединения, поддерживающие широкий спектр приложений Интернета вещей.

«Исследование Cisco AIR показало, что в ближайшие 5 лет объем передаваемого сетевого трафика в мире существенно вырастет, — отметил Андрей Кузьмич, директор по технологиям Cisco в России и СНГ. — Во всём мире в ближайшие годы будет наблюдаться непрерывный рост числа интернет-пользователей и подключённых устройств. Вместе с тем потребители и бизнес будут всё больше полагаться на мобильные сети, вследствие чего требования к полосе пропускания возрастут многократно. Одновременно с этим все большее проникновение будет получать технология 5G, к 2023 году она будет поддерживать более 10 % мобильных соединений. Высокая скорость таких соединений и продвинутые технические возможности 5G позволят создать эффективные инфраструктуры для таких приложений и сервисов на базе ИИ и Интернета вещей, как беспилотные автомобили, „умные“ города, подключённая медицина, иммерсивное видео. Всё это — серьезнейший вызов для производителей сетевого оборудования, ведь чтобы инфраструктура справлялась с экспоненциально растущими запросами, необходим совершенно новый подход к построению сетей. Следуя этим тенденциям, компания Cisco уже предлагает заказчикам переходить на интеллектуальные сетевые системы, функционирующие на основе намерений (Intent-Based Networks), способные автоматически предотвращать киберугрозы, а также постоянно самообучаться и совершенствоваться». 

Продолжаем знакомиться с прогнозами крупных компаний на 2020 год. Ранее Cisco рассказала о 5 ключевых сетевых трендах, в Network World поделились видением развития ЦОД, а Forrester Research предсказал успех периферийным вычислениям. Теперь посмотрим, что нам расскажет софверный гигант, за плечами которого теперь стоит IBM. 

Эксперты компании Red Hat представили прогнозы развития девяти отраслевых технологий, которые, по их мнению, станут стержнем развития ИТ-индустрии в новом 2020 году.

Искусственный интеллект (AI) и AIOps. Усилится тенденция на отказ от интегрированных ИИ-платформ в пользу построения платформ и процессов ИИ и Data Science на основе Kubernetes. Стандартизация по образу Kubeflow (вариант Open Data Hub от Red Hat) превратит Kubernetes в основную ИИ-платформу.

Большие данные и малые данные станут независимыми направлениями. Во многих сценариях будут применяться «неглубокие» методы обучения (линейные модели, древовидные модели, кластеризация, анализ временных рядов) и специализированная аналитика — например, на основе теории массового обслуживания или дискретной оптимизации. В реальных ИИ-приложениях встанут проблемы доверия, наметится рост попыток регулирования ИИ.

Рост популярности ИИ в сфере Ops и DevOps приведет к появлению соответствующих компаний-единорогов. Производители популярных платформ будут фокусироваться на автономных гибридных облаках на основе Kubernetes.

Блокчейн. Токенизация продолжит привлекать инвестиции за счет большого интереса со стороны финансового сектора. Рост интереса к криптовалютам на волне обеспокоенности со стороны госструктур придает импульс идее выпуска цифровых валют центробанками.

Open source природа экосистемы блокчейна (речь и про технологии, и про культуку), является важным фактором обеспечения интероперабельности блокчейнов и создает предпосылки для наступления будущего с множеством приватных и публичных блокчейнов, поддерживающих взаимный обмен ценностями — то есть, нас ожидает появление интернета ценностей (Internet of Value).

В будущем блокчейн сможет выступать одним из уровней решения, выполняя роль каркаса, на котором другие элементы строят отношения доверия. Другие перспективные направления для применения блокчейна в качестве каркаса — интернет вещей и ИИ.

Периферийные вычисления (Edge Computing). Облачные провайдеры продолжат экспансию за пределы традиционного облака. С появлением решений «платформа как услуга» с оплатой по факту использования, для общедоступных облачных услуг наступят непростые времена.

Поставщики ЦОД-ориентированных платформ создадут целостные архитектуры для периферийных вычислений и выпустят платформы и средства разработки для ускорения ввода новых edge-услуг с подключением к экосистеме сервисов при сохранении контроля над корпоративной инфраструктурой и бизнес-процессами.

Запуск сетей 5G придаст импульс edge-инновациям в телеком-области и корпоративном секторе. Новая функциональность сетевых приложений 5G потребует от мобильных операторов больше гибкости, что повлечет переход от VNF (virtual network functions) к CNF (container network functions).

Интернет вещей (IoT). Стеки IoT-приложений для корпоративного сектора станут в большей степени основываться на компонентах. Благодаря стандартизации компонентов с открытым кодом, 2020 год принесет больше согласованности архитектур приложений IoT на всех уровнях, от облака и edge-шлюзов до периферии.

Аппаратные инновации. В 2020 году ожидается рост интереса к гетерогенному оборудованию, FPGA, аппаратным акселераторам и ASIC. Начнет формироваться новая модель программирования и развертывания с ориентацией на гетерогенность вычислений и изменяемость аппаратного обеспечения. Первой ласточкой стал Intel oneAPI. Проприетарные инструменты и процессы не будут успевать за инновациями, от чего выиграют аналоги с открытым кодом.

Высокопроизводительные вычисления (HPC) и суперкомпьютеры. ARM и RISC-V резко взлетят в сфере HPC. Стандартизация платформы ARM вкупе с эффективностью обеспечит непропорциональный рост ARM на этом рынке. Открытая и свободная архитектура RISC-V также будет привлекать повышенный интерес и пойдет по стопам ARM. Возможно, не в 2020 году, а чуть позже.

Инновации с открытым кодом. Ожидается рост разнообразия и распространения проектов ПО с открытым кодом. Появится больше open source компаний, финансируемых венчурным капиталом (или новых участников рынка), которые будут искать правовые стратегии для решения проблемы эффекта безбилетника (проблема фрирайдера/free-rider) потребления ресурсов облачных вендоров.

Все больше молодых open source компаний с агрессивной стратегией защиты интеллектуальной собственности будут усиливать позиции в качестве владельцев ПО, хотя на самом деле они являются лишь первоначальными создателями такого ПО.

Безопасность. Сейчас законодательные и нормативные требования заставляет многих настороженно относиться к идее размещения конфиденциальных рабочих нагрузок в облаке. Имеющиеся сегодня решения обеспечивают шифрование данных при хранении и передаче по сети, но не при использовании, иногда рабочие нагрузки содержат алгоритмы, которые сами по себе чувствительны в плане безопасности. 

Технология безопасной среды выполнения TEE (trusted execution environment) предлагает решение проблемы, и отрасль постепенно адаптирует ее для расширения сферы применения открытого гибридного облака.

Serverless-вычисления. Поставщики услуг PaaS начнут все чаще предлагать serverless разработчикам для повседневной работы при создании облачно-ориентированных приложений. Кроме того serverless-подход упрощает переход в облако, помогая абстрагироваться от особенностей ИТ-инфраструктуры и сосредоточиться на решении бизнес-задач.

В течение ближайших пяти лет российский рынок физической и виртуальной инфраструктуры центров обработки данных (ЦОД) вырастет в три раза и достигнет 300 млрд рублей, а суммарное количество введённых в эксплуатацию коммерческих стоек приблизится к 100 тысячам. С такими оценками выступило Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации на панельной дискуссии «Инфраструктура для экономики данных: новые возможности для сотрудничества между Дальним Востоком и Азиатско-Тихоокеанским регионом (АТР)», которая прошла в рамках Восточного экономического форума.

По прогнозам Минкомсвязи России, цифровая трансформация в ряде отраслей, в первую очередь в строительстве, транспорте, энергетике, городском хозяйстве, в скором времени неизбежно приведёт к острой необходимости хранить, обрабатывать и анализировать большие массивы данных. Всё это скажется на увеличении потребности в высокопроизводительных дата-центрах.

«Россия относится к группе стран с наиболее благоприятными условиями для строительства ЦОД. Так, она обладает хорошим климатом, развитой телекоммуникационной инфраструктурой, высококвалифицированными инженерными и IT-кадрами, низкой частотой стихийных бедствий, устойчивостью энергогенерации, доступностью воды и умеренной стоимостью генерации электроэнергии», — говорится в заявлении ведомства.

Минкомсвязь России видит потенциал развития международной кооперации в АТР в сфере строительства дата-центров. Уже сейчас российскими центрами обработки данных пользуются международные компании. Среди успешных кейсов — использование компанией SAP инфраструктуры ЦОД «Ростелекома», партнёрство Huawei с сетью дата-центров 3Data, стратегическое партнёрство и сервисный контракт между IXcellerate и китайским сервис-провайдером Tencent Cloud.

Особые надежды в выходе на международные рынки министерство возлагает именно на Дальний Восток, поэтому намерено поддерживать на территории региона инвестиционные проекты по строительству ЦОД, в том числе с ориентиром на транснациональные компании и заказчиков из стран Азиатско-Тихоокеанского региона.

Среднегодовые темпы прироста экспорта российских услуг в сфере информационно-телекоммуникационных технологий (ИКТ) в 2018-2025 годах составят 12,3 процента. С таким прогнозом выступило Министерство экономического развития РФ, в рамках федеральной программы «Экспорт услуг» национального проекта «Международная кооперация и экспорт» подготовившее стратегию развития экспорта услуг до 2025 года и план её реализации. Соответствующий документ утверждён правительством России и опубликован на сайте ведомства.

Согласно ожиданиям Минэкономразвития России, к 2025 году объём зарубежных продаж ИКТ-услуг должен составить 12,15 млрд долларов США. При этом на компьютерные услуги придётся $8,96 млрд, поставки телекоммуникационных услуг достигнут планки в $2,91 млрд, информационных услуг — $0,28 млрд. Для сравнения: в 2017 году экспорт Российской Федерации услуг в сфере информационно-телекоммуникационных технологий оценивался в 4,7 млрд долларов, или 8 процентов суммарного экспорта услуг.

В опубликованном ведомством документе подчёркивается, что наиболее перспективной в плане экспорта ИКТ-услуг является российская индустрия программного обеспечения. По оценке некоммерческого партнёрства разработчиков ПО «Руссофт», в настоящее время в нашей стране экспортной деятельностью занимаются не менее 2 тысяч софтверных организаций, или более 60 процентов всех устойчиво работающих компаний IT-отрасли. По итогам 2016-2017 гг. экспорт программного обеспечения российских разработчиков достигал 5 процентов всего несырьевого, неэнергетического экспорта Российской Федерации (товары и услуги). Если считать по реальным валютным поступлениям в страну, доля ПО в общем экспорте услуг составляет 3 процента.

Наиболее перспективными странами-импортёрами российских услуг в сфере ИКТ, по мнению Минэкономразвития РФ, являются США, Германия, Великобритания, Нидерланды, Республика Кипр, Швейцария, Франция, Испания, Чехия, Китай, Объединённые Арабские Эмираты, Казахстан, Белоруссия и другие государства. При этом ключевыми барьерами для развития экспорта услуг в сфере информационно-телекоммуникационных технологий названы ограничения по доступу компаний к финансированию, а также обременительные регуляторные нормы, административные правила и санкционные меры в области валютного, налогового регулирования, осуществления экспортного контроля и сотрудничества в сфере бизнеса.

Интерес аудитории к новым процессорам AMD велик, и не в последнюю очередь он обусловлен надеждой на изменение расстановки сил на рынке x86-совместимых процессоров. Сама компания Intel свою долю в серверном сегменте оценивает в 90 %, если верить продемонстрированным инвесторам на прошлой неделе презентациям. AMD рассчитывает преодолеть десятипроцентный рубеж к середине следующего года, если экспансия процессоров EPYC и дальше пойдёт существующими темпами.

Неделю назад своим представлением о развитии событий поделился Чарли Демерджян (Charlie Demerjian), основатель известного сайта SemiAccurate и автор множества прогнозов, точность которых иногда оставляет желать лучшего. Поскольку указанный информационный ресурс с некоторых пор делится новостями только с подписчиками, вносящими абонентскую плату, конференция Susquehanna с участием основателя сайта позволила очевидцам получить часть информации «в обход кассы».

Подчеркнём, что за достоверность информации несёт ответственность только первоисточник, в роли которого выступает один из участников указанной конференции, поделившийся импровизированной стенограммой выступления Чарли Демерджяна. Тезисы, озвученные Чарли, перечислены на страницах ресурса Reddit:

• Корпорация Intel страдает от дефицита 14-нм процессоров из-за всплесков спроса на серверные процессоры, а также тенденции к увеличению количества ядер, которая приводит к росту площади кристаллов. Скачки спроса на серверные процессоры были обусловлены появлением новых ревизий, частично устраняющих уязвимости Spectre и Meltdown, а также стремлением клиентов сделать запасы процессоров до введения повышенных пошлин со стороны США.
• В прошлом Intel заказывала у TSMC выпуск своих продуктов по 65-нм и 40-нм технологии, но сделано это было, якобы, ради ограничения производственных возможностей конкурентов, которые тоже делили с заказами Intel конвейер TSMC.
• По мнению Чарли, 10-нм технология Intel обречена на провал. Использование новых материалов и литографических приёмов при создании процессоров Cannon Lake привело к тому, что у них не работает встроенная графика, а уровень выхода годной продукции не превышает нескольких процентов. Даже в текущем поколении 10-нм продукты Intel имеют уровень брака в два раза выше, чем выпускаемые по 14-нм технологии.
• Израильское предприятие Intel, где был налажен выпуск 10-нм продуктов, перепрофилируется на выпуск 14-нм изделий. В целом, выпуском 10-нм процессоров Intel будет заниматься одна фабрика вместо четырёх, запланированных изначально.
• Объёмы выпуска 10-нм процессоров будут ограничены и в будущем, а главное, они не смогут предложить более высокое быстродействие по сравнению с 14-нм собратьями. Источник утверждает, что по этой причине 10-нм техпроцесс будет использоваться лишь для выпуска мобильных процессоров и ограниченного ассортимента серверных. Даже рядом с Ice Lake-SP будут расположены более производительные 14-нм процессоры Cooper Lake.

Нашлось место в прогнозах Чарли и некоторым тезисам, имеющим отношение к развитию процессоров AMD семейства EPYC:

• Прошлогодние 14-нм процессоры Naples отстают от нынешних Intel Cascade Lake всего на 10–15 %. С выходом Rome преимущество перейдёт на сторону AMD, поскольку эти процессоры будут на 60 % быстрее Cascade Lake. Процессоры Intel Cooper Lake окажутся на 30 % быстрее Cascade Lake, а 10-нм Ice Lake-SP превзойдут их же на 50 %. Проблема для Intel заключается в том, что в 2020 году у AMD уже будут готовы процессоры Milan с архитектурой Zen 3, которые окажутся в два раза быстрее Cascade Lake.
• В целом, как утверждает источник, до конца 2021 года AMD будет демонстрировать уверенное преимущество в 50–60 % по уровню быстродействия. По крайней мере, в серверном сегменте.
• Другим важным преимуществом станет себестоимость продукции AMD. Выпускаемые по второму поколению 7-нм технологии TSMC процессоры Milan получат компоновку из пятнадцати отдельных кристаллов. Это не только надёжнее, чем монолитный кристалл (с точки зрения плотности дефектов), но и дешевле в производстве.

Обсуждаются первоисточником и совсем уж причудливые сценарии вроде возможности выделения производственных мощностей Intel в самостоятельный бизнес. Другое дело, что пока репутации компании нанесён ущерб неудачами с 10-нм техпроцессом, выгодной такая реструктуризация стать не может. Более того, автор утверждает, что все клиенты Intel, которые заказывали компании выпуск 10-нм процессоров, в итоге от её контрактных услуг отказались. Среди них, например, были компании LG, Cisco и Panasonic.

Компания Gartner обнародовала прогноз по глобальному рынку информационных технологий (IT) на текущий и следующий годы.

По оценкам, объём отрасли в прошлом году составил приблизительно $3,52 трлн. Это на 3,8 % больше по сравнению с предыдущим годом, когда затраты в мировом масштабе оценивались в $3,39 трлн.

В текущем году, как ожидается, рынок покажет рост в 6,2 %. В результате, объём отрасли достигнет $3,74 трлн.

Gartner отмечает, что на системы для центров обработки данных в нынешнем году придётся $188 млрд. Затраты в сегменте программного обеспечения корпоративного класса составят $391 млрд. Объём сегмента IT-сервисов окажется на уровне $1 трлн. Наконец, ещё $1,45 трлн принесут коммуникационные сервисы.

Отмечается также, что спрос на компьютерные устройства — настольные системы и ноутбуки, планшеты и сотовые аппараты — достигнет в текущем году $706 млрд. Это будет соответствовать росту в 6,6 % по сравнению с предыдущим годом.

В 2019 году, согласно прогнозам аналитиков Gartner, глобальные затраты в IT-сфере увеличатся на 2,8 %. В результате, объём отрасли достигнет $3,85 трлн. 

Компания HGST, образованная в 2003 году слиянием дискового подразделения IBM и Hitachi, и в настоящее время принадлежащая Western Digital, выступила на конференции SelectelTechDay #2 с докладом, посвящённым современному состоянию индустрии накопителей — как традиционных механических жёстких дисков, так и твердотельных решений на базе энергонезависимой памяти. 

По состоянию на 2017 год Western Digital принадлежит как HGST, так и SanDisk, а по объёму квартальной выручки компания занимает первое место среди конкурентов ($4,7 миллиарда против $4,2 млрд у ближайшего соперника — Samsung), так что она имеет все основания для того, чтобы оценивать индустрию накопителей в целом. Более того, по количеству баллов Western Digital (8694) уступает только Google (18554) и Apple (10545), занимая третье место в списке рейтинга IEEE Power Six, который отражает инновационность, ценность и оригинальность новых патентов компании за год.

Многие считают, что уход традиционных механических HDD в историю уже не за горами, и их заменят более удобные, экономичные, а главное — более быстрые на случайных операциях SSD. Однако Western Digital так не считает. Да, тенденция к замене HDD на SSD есть, но проявляется она в основном на рынке клиентских решений, и то не везде и не всегда, а вот в секторе корпоративных решений жёсткие диски будут жить ещё очень долго, и объём поставок таких дисков к 2020 году продолжит расти. А вот в клиентском секторе объёмы продаж HDD будут падать, а SSD — быстро расти.

Компания приводит любопытное сравнение: если выразить объём данных, генерируемых нашей цивилизацией в год — а это 1000 экзабайт — как Землю, то SSD в настоящее время на этом фоне выглядит не больше Луны. Твердотельные решения не покрывают и 10 % требуемого объёма хранения. Более того, развеивается представление о жёстком диске, как о чём-то простом: на самом деле это одна из самых точных механических машин, которые производятся в нашем мире серийно. Если верить докладчику, в современных моделях HDD точность позиционирования головок составляет порядка 10 нм — величина, сопоставимая с размерами транзистора в соответствующем техпроцессе. Интересно, что экологические ниши HDD со скоростью вращения шпинделя 10‒15 тысяч оборотов стремительно сокращаются.

Такие диски весьма совершенны, но обычно не имеют большого объёма и активно вытесняются SSD, но для HDD остаётся одна огромная ниша — та, где требуется именно большой объём. Фактически, большая часть данных земной цивилизации ещё долго будет лежать на плечах классических HDD со скоростью вращения шпинделя 7200 об/мин, что потребует увеличения их объёмов. Тут, однако, вступает в дело так называемая «трилемма магнитной записи». Критический предел плотности записи (1 Тбит на кв. дюйм) уже практически достигнут и уменьшать размеры частиц магнитного слоя практически некуда. С уменьшением их размера падает термостабильность — нужны новые материалы, на которых при повышении температуры упорядоченная запись не будет превращаться в хаос.

Такие материалы есть или разрабатываются. В теории они позволят нарастить ёмкость одного HDD до 40 Тбайт или даже более. Но стандартной классической головке HDD просто не хватит силы развиваемого ею магнитного поля, чтобы нормально намагничивать зону записи, а ведь если верить докладу, речь идёт о плотности магнитного потока порядка 1 Тесла. Это огромная величина. Для сравнения, ряд аппаратов МРТ имеет плотность от 1,5 до 3 Тесла (правда, речь идёт о гораздо более крупных магнитах). Таким образом, возникает тупиковая ситуация.

Вариантов решений и выхода из вышеописанной ситуации здесь несколько, большая часть эволюционных версий уже освоена: это и увеличение количества пластин на шпиндель, и использование гелиевых гермоблоков, и новые типы записи — двухмерная (TDMR) и черепичная (SMR). Есть вариант с введением форм-фактора 3,5″ двойной высоты, но он, скорее всего, не «взлетит», поскольку потребует переделки всех корпусов дисковых полок, серверов и СХД. Корпоративный сектор довольно консервативен и предпочитает придерживаться проверенных временем форм-факторов. HGST создала прототипы таких дисков, но в массовое производство они не пошли. А стандартный трёхдюймовый вариант ограничен по количеству пластин: более восьми в него уместить невозможно чисто физически.

С эволюционными решениями всё хорошо: гелиевые гермоблоки находятся массово в эксплуатации уже 4 года и доказали свою надёжность, несмотря на то, что этот газ обладает таким неприятным свойством, как чрезвычайно высокая способность к диффузии — проникновению между молекулами других веществ. К текущему моменту отгружено уже более 20 миллионов HDD с такими гермоблоками, они установлены и активно используются в крупнейших мировых ЦОД. Заявленный показатель наработки на отказ в 2,5 миллиона часов подтверждён, что называется, в полевых условиях. Лучшим диском HGST называет Ultrastar He12, и не зря: он обладает огромной ёмкостью, потребляет меньше, чем решения с классическим гермоблоком, и при этом весьма надёжен.

Черепичная запись (SMR) тоже активно используется в современных жёстких дисках большой ёмкости. Суть её проста и видна из слайда: дорожки при такой записи формируются как бы «наползающими» друг на друга, что экономит поверхность пластины HDD, а значит, повышает плотность записи. Особенно сложных технологий SMR не требует, а значит, снижается и удельная стоимость хранения данных. Но у SMR есть недостатки: в силу самой технологии информацию с таких дисков можно читать как последовательно, так и случайными блоками, а вот запись обязательно должна вестись последовательно, иначе пострадают соседние дорожки. Это существенно снижает скоростные характеристики таких решений, так что ниша дисков с SMR — это системы архивации (холодная зона) и «тёплая» зона (nearline storage). В последнем случае нагрузка должна носить потоковый, линейный характер.

Есть в области магнитной записи и революционные решения, среди них ближе всего к реализации так называемая термомагнитная запись (HAMR). О ней мы писали ещё несколько лет назад. Принцип HAMR открывает дорогу к созданию HDD объёмом 20 и более Тбайт, но технология «головок с лазерным подогревом зоны записи» до сих пор не может выйти за пределы лабораторий. Сама по себе она работоспособна и это доказано экспериментально. Но выявлен ряд проблем: так, например, пока не получается сфокусировать лазерный луч с пятном диаметром менее 50 нм (а точность позиционирования головки, напоминаем, составляет около 10 нм).

Пока достигнута точность фокусировки порядка 120‒130 нанометров, но этого недостаточно. Поэтому систему «подогрева» пришлось существенно усложнить: теперь лазер не облучает магнитную пластину непосредственно. Передача энергии осуществляется с помощью цепочки «лазер‒волновод‒плазмонная антенна». Антенна выполнена из золота, которое хорошо проводит частоты порядка терагерц, её геометрия такова, что возникает стоячая волна, которая и позволяет достичь нужного размера подогреваемого пятна на магнитной пластине. Система работает, но, например, тонкая плазмонная антенна быстро оплавляется, так что лабораторный срок службы головки пока в разы меньше необходимого. Кроме того, мировое производство твердотельных лазеров нужных габаритов и мощности недостаточно велико для массового выпуска HAMR-дисков.

Существуют и более экзотические технологии: так, вместо лазерного излучения для подогрева зоны записи предлагается использовать микроволновый пучок (MAMR), но создание столь компактных микроволновых излучателей под вопросом. Есть направления так называемой «битовой литографии» и записи «на подогретые точки», но о последних пока мало что известно, и судя по всему, данные технологии пока не вышли дальше закрытых лабораторных исследований.

С жёсткими дисками всё более-менее понятно: поставки в клиентском секторе будут падать, но корпоративный сегмент по-прежнему будет в основном полагаться на всё более ёмкие модели HDD. Относительно NAND тоже был сделан ряд интересных заявлений. Во-первых, производителей флеш-памяти в мире осталось не так много: WDC/SanDisk, Toshiba, SK Hynix, Micron, Samsung и Intel, причём на долю альянса WDC‒Toshiba приходится 40 % мирового производства NAND-устройств, вторую строчку занимает Samsung с 38 %. Однако спрос на рынке флеш-памяти по-прежнему превышает предложение, хотя все производители стараются как можно быстрее нарастить производственные мощности в этой области.

Кроме того, нехватка NAND вызвана задержкой производителей, вызванной переходом с производства планарной флеш-памяти на объёмную 3D NAND. В игру собирается вступить КНР, а именно компания XMC, но поставки 32-слойной 3D NAND, выполненной по технологиям Spansion, ожидаются не ранее следующего года, да и на проектную мощность 300 тысяч пластин в месяц фабрика выйдет лишь к 2020 году. Есть в области производства флеш-памяти и свои проблемы, в чём-то они похожи на проблемы, описанные выше применительно к развитию технологий HDD.

До появления 3D NAND рост ёмкости чипов флеш-памяти шёл за счет применения всё более тонкой литографии и увеличения количества хранимых в одной ячейке бит. Напомним, каждый бит требует двух уровней заряда, определяющих, хранится ли в данной ячейке 0 или 1. MLC требует уже четырёх уровней заряда, а TLC и вовсе восьми уровней, что отнюдь не ведёт к повышению надёжности, ведь заряды имеют свойство дрейфовать. В переход на более тонкие техпроцессы вкладывались огромные деньги, но одновременно «ударными темпами» вновь падала надёжность. Если для ранней 32-нм SLC количество электронов на уровне составляло порядка 200, то для 15-нм TLC этот показатель равен всего 8 электронам! Именно их объём определяет надёжность хранения бита в ячейке флеш-памяти, ведь чем меньше электронов — тем больший негативный эффект могут оказать шумы и дрейф заряда, а значит, требуются более сложные и ресурсоёмкие схемы коррекции ошибок.

Но с появлением 3D NAND эволюцию планарной NAND можно считать законченной. Произошла революция, и эта революция решила практически все проблемы, связанные с уменьшением норм техпроцессов. Существенно возросло количество электронов на уровень записи — до 900 в случае SLC-варианта, а это более чем в два раза надёжнее даже планарной 45-нм SLC. Снизилось количество взаимных помех между ячейками, а для программирования страницы (блока) теперь требуется меньше времени и энергии. Конечно, по мере внедрения более тонких техпроцессов количество электронов на уровень будет падать и у 3D NAND, но запас прочности у нового типа памяти очень велик, что подтверждают ресурсные испытания, проведённые нами.

Рост цен на флеш-память похоже, объясняется ещё и тем, что 2017 год является переходным для всех производителей NAND. Впервые объём произведённой 3D NAND превысил объёмы производства классической 2D NAND. Начался лавинообразный переход всех производств с планарной на трёхмерную флеш-память, а мгновенно такие масштабные действия не совершаются. Перестройка фабрик и переналадка производственных линий требуют времени и денег. По некоторым прогнозам, дефицит несколько снизится к третьему кварталу 2018 года, но с этими прогнозами согласны не все, хотя и другие аналитики считают, что такого взрывообразного дефицита больше не будет.

В целом, состояние индустрии, описанное HGST, выглядит вполне логичным и закономерным. Жёсткие диски не умирают, но все усилия разработчиков фокусируются в области увеличения их объёма, поскольку по прочим характеристикам HDD уже не могут конкурировать с SSD. Продолжится внедрение гелиевых гермоблоков и SMR, но появления революционных технологий, таких как HAMR, похоже, откладывается — разработчикам предстоит увеличить срок службы лазерных головок на несколько порядков. Что касается SSD, то здесь всё просто: 2D NAND тотально вытесняется 3D NAND — последняя не только надёжна, но и выгодна, особенно в новых поколениях с увеличенным количеством слоёв. Прогнозируется массовое появление таких монстров, как SSD ёмкостью 8 и более Тбайт. Снизится показатель DPWD, но на фоне увеличения ёмкости проблемы это не представляет: перезаписать 25 раз в день в течение пяти лет такой накопитель практически невозможно физически, утверждается в докладе HGST. Нормой будет показатель DPWD в пределах 3‒10 перезаписей в день.

Рынок коммутаторов Ethernet довольно предсказуем. За последнее десятилетие образовалось своеобразное правило: десятикратное увеличение скорости при трёхкратном росте цены. Однако это правило споткнулось на отметке 100 Гбит/с — на момент появления решений, способных работать с такими скоростями, они оказались слишком дорогими, и большинство клиентов решили придерживаться более доступного стандарта 40 Гбит/с. Сегодня 100 Гбит/с понемногу становится сравнительно доступным решением, но, похоже, этот стандарт уже опоздал: объёмы хранения данных и требования к пропускной способности сетей растут быстрее нежели производительность реальных сетевых устройств.

Стандарт 40G менее эффективен, нежели 25G

Стандарт Gigabit Ethernet появился в 1998 году, следующая итерация — 10GbE увидела свет в 2002 году. Этот стандарт был быстро принят владельцами серверных центров, СХД и ЦОД. Но переход на 100 Гбит/с в течение обычных 3‒4 лет не состоялся. Произошло это потому, что разработчики вовремя не справились с разработкой сигнальных линий со скоростью передачи 25 Гбит/с, и производители серверного оборудования вместо этого взяли за основу линии со скоростью 10 Гбит/с и создали стандарт 40 Гбит/с, который был принят крупными клиентами просто потому, что потребности в таких скоростях уже назрели, а стандарт 100 Гбит/с задерживался. Но применение линий с пропускной способностью 25 Гбит/с выгоднее в плане эффективности использования имеющихся ресурсов и даже в количестве доступных портов в пересчёте на коммутатор.

Текущий прогноз IEEE Ethernet Working Group

Таблица, опубликованная Alcatel‒Lucent, приведённая в начале заметки, это подтверждает. Подсчитано, что с использованием сигнальных линий стандарта 25 Гбит/с для соединения 100 тысяч серверов потребуется 1042 коммутатора (3,2 Тбайт, 96 портов 25 Гбит/с, 8 портов 100 Гбит/с). Скорость, будет не столь быстрой как в системах класса 40G, но для увеличения сетевой пропускной способности до 50 Гбит/с потребуется всего 2084 коммутатора, в то время как аналогичный по вместимости ЦОД на базе технологий 40G потребует 3572 коммутатора, каждый из которых, к тому же, будет загружен не полностью. Но здесь стоит поговорить о будущем. Вычислительные мощности растут, растут объёмы хранимых данных, а значит, и 100 Гбит/с — не предел. Прогнозы 2007 года в 2017-м выглядят довольно забавно: в 2013-м мы должны были получить 400 Гбит/с, а в 2015 году — уже 1 Тбит/с.

Закон Мура по отношению к сетевым ASIC

В 2012 году прогнозы несколько изменились. IEEE Ethernet Working Group опубликовала любопытный график, из которого следует, что скорость 1 Тбит/с потребуется крупным ЦОД в 2015 году, а в 2020-м появятся сетевые устройства с производительностью 10 Тбит/с. 2015 год уже миновал. У нас нет оборудования класса 400 Гбит/с, а тем более — класса 1 Тбит/с. Но в целом, отставание роста пропускной способности сетей от вычислительных мощностей ЦОД пройдено — теперь сетевые технологии вновь развиваются быстрее. Пропускная способность сетевых ASIC, используемых в коммутаторах, удваивается примерно каждые 18 месяцев, однако, её рост сдерживается технологическими причинами, например, размером чипов. Для соответствия закону Мура от производителей таких ASIC потребуется переход на сигнальные линии 50 Гбит/с примерно в 2018 году и дальнейшее их развитие до скорости 100 Гбит/с к 2020 году. А это означает создание чипов с совокупной пропускной способностью 25,6 Тбит/с.

Ближайшее будущее Ethernet с учётом прогресса в пропускной способности сигнальных линий

Ожидается, что классического десятикратного скачка не произойдёт — то есть, решений с 10 линиями 100 Гбит/с в 2020 году мы не увидим. Скорее, будут заполняться лакуны (1x, 4x и 8x). На вышеприведённой диаграмме хорошо видно, что, играя с количеством сигнальных линий, будет нетрудно получить скорости 200, 400 и даже 800 Гбит/с. Такой выбор позволит оптимизировать стоимость сетевой инфраструктуры новых ЦОД, кластеров и суперкомпьютеров. Скорости порядка 800 Гбит/с и, вероятно, 1,6 Тбит/с получат применение в районе 2020 года или позднее. С учётом развития полупроводниковых технологий, новые прогнозы и карты развития стандарта Ethernet будут опубликованы в следующем году.