10 år med Kryders lag: hur flash kommer att påverka de kommande 10 åren

Flash-lagring finns överallt. Tekniken introducerades för över 30 år sedan och har den under det senaste decenniet blivit förstahandsvalet. Man hittar den överallt: i konsumentdatorer, inbyggt i handhållna enheter som smarta telefoner, bärbara datorer och surfplattor, i kamerornas minneskort och hela vägen till tunga användningsområden i data-center.

Den här utvecklingen beror på att samtidigt som flash-tekniken kan vara hundratals gånger snabbare än traditionella hårddisklösningar, så har priset för tekniken sjunkit dramatiskt och gjort den mer tillgänglig för alla. Enligt branschexperter rasade priserna med 75 procent under 18 månader fram till sommaren 2015, och den utvecklingen kommer bara att fortsätta på grund av teknikens ökande popularitet. Fler och fler enheter använder sig av flash vilket leder till att skalekonomiska fördelar ger allt lägre tillverkningskostnader.

Samtidigt som flash-lagring blir allt billigare, ökar även lagringskapaciteten. Det handlar inte bara om att lagringsenheterna blir mindre, och därmed effektivare, utan även om att förändringar i format leder till utveckling av nya tekniska lösningar, inklusive snabbare processorer och olika typer av kommersiella och forskningstillämpningar.

Den här utvecklingen – signifikanta prissänkningar samtidigt som kapaciteten och effektiviteten förbättras – ligger i linje med en analys av densitet och kapacitet för hårddisklagring över tid, som blivit känd som Kryders lag.

Kryders lag

Kryders lag är känd sedan ett decennium och bygger på elektroingenjören Mark Kryders forskning. Mark Kryder studerade hårddiskteknik i decennier och observerade att de dramatiska ökningarna för lagringskapacitet i magnetiska lagringsmedia under de senaste 60 åren, en period som såg en utveckling från hårddiskar som kunde lagra tusentals bitar information på 1950-talet, till mindre hårddiskar som kunde lagra mycket större mängder information likt de hårddiskar vi har i dag.

Lagen definierades 2005 när Kryder observerade att lagringskapaciteten för magnetiska lagringsmedier ökade mycket snabbt på ett sätt som liknade den välkända Moores lag, en teori som länge ansetts förklara den snabba utvecklingen av processorkapacitet som drivit på utvecklingen av det moderna IT-samhället.

Moores lag är namngiven efter en av Intels grundare Gordon Moore, och går i korthet ut på att antalet transistorer i en integrerad krets kommer att fördubblas ungefär vartannat år. Moore skrev i en avhandling 1965 att antalet transistorer skulle fördubblas varje år, men 1975 reviderade han den siffran till vartannat år, och hans prognos har stämt sen dess. Lagen används nu av halvledarindustrin som guide för långsiktig planering och för att sätta mål för forskning och utveckling. Mycket av utvecklingen inom digitala enheter och tillverkning är starkt förknippade med Moores lag, oavsett om det gäller priserna på processorer, minneskapacitet eller sensorer. De utvecklas alla i ungefär samma takt och de flesta är överens om att Moores lag fortfarande är relevant för utvecklingen inom halvledarindustrin än i dag.

Även om Kryders lag har visat sig inte riktigt stämma – mycket beroende på chip-densiteten ökade mycket snabbare då än den gör nu – så speglar den fortfarande förändringen i storlek och kapacitet hos flash både i konsumentprodukter och den effekt det har på backend: hur datacentret hjälper till att förändra användarnas förväntningar på hur snabbt deras program och webbsajter ska fungera.

Flash och data-centret

Data-centret är verkligen ett område där flash förändrar hur lagring fungerar. Marknaden för solid-state array (SSA)-installationer i data-center exploderar i takt med att organisationer investerar i att accelerera och därmed optimera sin arbetsbelastning, mycket beroende på SSAs möjlighet att förbättra input/output-prestanda. SSA används ofta som det översta lagret i en automatiserad lagringslösning, då det automatiskt kan flytta data primärt baserat på input/output-aktivitet. Därmed kan lösningen undvika att behöva prioritera utifrån individuella applikationer – vilket gör att en SSD-array kan ge förbättrad tillgång till data i ett lättanvänt paket.

Flytten till solid-state-teknik och mjukvarudefinierade lagringslösningar är oundvikligt för de flesta typer av affärsapplikationer, eftersom flash-baserad lagring kan förändra hur företag gör affärer när applikationsprestanda och servereffektivitet genomgår dramatiska förbättringar. Det är dock viktigt att flash-lösningar innehåller företagsanpassade funktioner som applikationsintegration, inbyggt dataskydd och molnintegration.

NetApps nyligen presenterade AFF8000-serie levererar till exempel de fördelar som gör flash-lösningar redo för att rullas ut brett i stora organisationer. Kunder får dessutom bättre, långsiktig ROI genom NetApps unika förmåga att sömlöst flytta data från flash till disk till molnet i takt med att den åldras.

NetApp är övertygade om att i takt med att fler och fler företag och organisationer rullar ut och känner sig bekväma med flash, så kommer behovet av skalbara, flash-optimerade plattformar med ett stort utbud av mogna datatjänster att bli en avgörande faktor i valet av lagringslösningar för storföretag.

De kommande tio åren

Kryders lag visar inga tecken på att bli irrelevant. Priset på flash förväntas fortsätta sjunka framöver, och en av de viktigaste faktorerna är förmodligen utvecklingen av nya arkitekturer, framför allt den ökande användningen av 3D NAND-teknik.

3D NAND eller “V NAND” gör det möjligt för minnesceller att staplas på varandra vertikalt istället för att spridas ut i en horisontell matris. Micron har pratat om 3D NAND-tekniken ett bra tag. Hittills har flash-celler mest existerat i två dimensioner, men idén bakom 3D NAND är att minnessträngar nu kan lagras i tre dimensioner.

3D NAND flash låter minnestillverkare göra minnescellerna lite bredare och djupare, eftersom de nu kan stapla dem på höjden. Denna utveckling har löst en av nackdelarna med flash som har varit den begränsade lagringskapaciteten.

Även om framtiden för flash-lagring, framför allt under de kommande tio åren, sannolikt kommer att visa att Kryders lag fortfarande gäller, kommer det inte att innebära slutet för den traditionella hårddisken riktigt än. En del analyssystem med behov av petabyte-stora lagringslösningar kommer sannolikt att fortsätta förlita sig på traditionella hårddiskar ännu ett tag.

Flash kommer dock att bli mer och mer välkommet, speciellt i stora organisationer där priset hittills begränsat användningen för industriella tillämpningar. Även om priset på flash hittills varit mellan 5 och 10 gånger så högt för att göra samma jobb, innebär de sjunkande priserna på SSA i enlighet med Kryders lag att vägen ligger öppen för effektivare lagringslösningar för data-center. Med upp till tio gånger snabbare datalagring till en tiondel av energiåtgången kommer flash förr eller senare att bli vardag i data-centret.