Membahas Tentang Mengganti Hard Disk Dengan Dram – Ketika datang ke penyimpanan komputer, disk magnetik telah menjadi top dog selama hampir setengah abad. Disk komersial pertama muncul pada tahun 1956, dan pada awal 1970-an biaya dan kapasitasnya telah meningkat ke titik di mana mereka mulai menggantikan pita magnetik sebagai media penyimpanan utama untuk komputer.

Membahas Tentang Mengganti Hard Disk Dengan Dram

computer-training-software – Pada akhir dekade itu, kaset sebagian besar diturunkan ke peran cadangan. Sejak itu, teknologi disk telah meningkat pada tingkat yang eksponensial, seperti sirkuit terpadu. Saat ini, hard disk biasa menyimpan data 20.000 kali lebih banyak dibandingkan pada tahun 1985, dan pada basis per-byte, disk berharga sepersejuta dari apa yang mereka lakukan saat itu.

Tidak heran hard disk begitu meresap. Ini juga mengapa bentuk penyimpanan komputer yang populer saat ini, seperti sistem file dan database relasional, dirancang dengan mempertimbangkan disk. Memang, sampai saat ini informasi apa pun yang disimpan di komputer selama lebih dari beberapa detik mungkin berakhir di disk.

Tapi kekuasaan hard disk mungkin akan segera berakhir. Penantang yang paling jelas adalah memori flash, yang lebih cepat, lebih ringkas, dan lebih tahan terhadap goncangan. Hampir semua perangkat seluler, seperti tablet, smartphone, dan jam tangan, sudah menggunakan flash, bukan disk. Memori flash juga menggantikan hard drive di laptop dan, semakin meningkat, dalam aplikasi skala besar yang berjalan di pusat data, di mana kecepatannya merupakan keuntungan yang signifikan.

Baca Juga : Mengapa Dunia Harus Peduli Dengan Masa Depan Komputasi?

Namun sekarang, ada alternatif lain untuk disk: menggunakan memori akses acak dinamis (DRAM) sebagai lokasi penyimpanan utama untuk data berumur panjang. Semakin banyak aplikasi, terutama aplikasi Web berskala besar, yang menyimpan sebagian besar atau semua datanya dalam DRAM. Misalnya, semua mesin pencari Web populer, termasuk Google, melayani permintaan orang sepenuhnya dari DRAM. Selain itu, Facebook menyimpan sebagian besar data jejaring sosialnya di DRAM. Dan sistem kecerdasan buatan Watson IBM menyimpan semua datanya di DRAM ketika memenangkan “Jeopardy!” tantangan beberapa tahun lalu.

Di permukaan, ini tampak konyol. Bagaimanapun, DRAM dimaksudkan untuk menyimpan informasi sementara selama perhitungan aktif. Meskipun sekitar 1.000 kali lebih cepat dari flash, itu juga 100 kali lebih mahal dari disk, dan bersifat volatile, yang berarti bahwa data yang disimpannya akan hilang jika komputer kehilangan daya. Namun demikian, saya percaya bahwa DRAM dapat segera menjadi media penyimpanan utama untuk aplikasi skala besar yang berjalan di pusat data. Inilah alasannya: Jika DRAM dicadangkan pada disk atau flash, pengguna dapat menikmati keuntungan kecepatan besar media tanpa khawatir bahwa data akan hilang selama server crash dan pemadaman listrik yang tak terhindarkan.

Sebagai proyek penelitian, kolega saya di Universitas Stanford dan saya telah membangun sistem penyimpanan serba guna yang kami sebut RAMCloud , yang menyimpan semua datanya dalam DRAM setiap saat. RAMCloud mengumpulkan memori DRAM dari kumpulan server—berpotensi ratusan atau ribuan di pusat data biasa. Untuk mengatasi volatilitas DRAM, RAMCloud menyimpan salinan data pada disk atau memori flash, dan secara otomatis memulihkan data dari cadangan tersebut setelah server mogok. Harapan kami dalam proyek RAMCloud adalah memudahkan pengembang untuk menggunakan penyimpanan berbasis DRAM seperti halnya mereka menggunakan disk.

Motivasi utama kami untuk berpindah dari disk ke DRAM berasal dari evolusi teknologi disk. Meskipun kapasitas penyimpanan disk telah menjamur selama bertahun-tahun,kecepatan akses mereka tidak meningkat sebanyak itu. Alasan untuk ini cukup sederhana. Untuk membaca atau menulis data pada hard disk, mekanisme fisik pertama-tama harus memposisikan kepala baca-tulis di atas trek tertentu pada piringan yang berputar.

Kemudian sistem harus menunggu sampai informasi yang diinginkan berputar di bawah kepala. Proses mekanis ini terbukti sulit untuk dipercepat. Dengan jumlah yang disimpan pada disk meningkat lebih cepat daripada tingkat akses, waktu yang dibutuhkan untuk membaca atau menulis semua data pada disk meningkat. Memang, jika informasi yang Anda butuhkan disimpan dalam blok-blok kecil yang tersebar secara acak di disk (yang umum di banyak aplikasi), waktu yang dibutuhkan untuk memburu data menjadi signifikan. Bahkan jika Anda mendedikasikan komputer Anda untuk tugas itu, untuk mengakses setiap blok secara acak bisa memakan waktu beberapa tahun!3

Masalah ini membuat disk semakin tidak cocok untuk menyimpan potongan data kecil yang harus sering diakses. Dalam arti, hard disk menempatkan dirinya keluar dari bisnis. Tren ini telah terbukti selama bertahun-tahun dan menjelaskan banyak minat pada memori flash, dengan tingkat akses yang lebih tinggi.

Ada motivasi kedua untuk teknologi penyimpanan baru yang bahkan lebih menarik: munculnya aplikasi Web berskala besar. Aplikasi ini terkadang perlu mendukung puluhan bahkan ratusan juta pengguna. Melakukan hal itu membutuhkan struktur operasional yang sangat berbeda dari apa yang telah digunakan secara tradisional.

Pendekatan lama adalah memuat kode aplikasi dan semua datanya ke dalam memori utama satu mesin. Aplikasi kemudian dapat mengakses datanya pada kecepatan DRAM (biasanya 50 hingga 100 nanodetik), yang memungkinkannya untuk memanipulasi datanya secara intensif. Masalahnya adalah total throughput aplikasi dibatasi oleh kemampuan satu mesin itu.

Ketika Web semakin populer selama akhir 1990-an, dengan cepat menjadi jelas bahwa arsitektur aplikasi tradisional tidak dapat menangani beban yang dihasilkan oleh situs web populer. Selama 10 tahun ke depan, desainer datang dengan arsitektur baru di mana ribuan mesin bekerja sama di pusat data yang sangat besar. Salah satu atribut terpenting dari pengaturan ini adalah bahwa kode aplikasi dan data dipisahkan. Satu set mesin (disebut server aplikasi) menjalankan aplikasi, sementara set mesin yang berbeda (server penyimpanan) menyimpan data. Dalam arsitektur ini, data biasanya disimpan pada disk, meskipun data yang sering dibutuhkan dapat disimpan untuk akses cepat (cache) di DRAM.

Arsitektur baru ini telah memungkinkan pembuatan aplikasi dengan skala yang tidak terbayangkan 20 tahun lalu—Facebook dan Google Penelusuran muncul di benak Anda—tetapi juga mengubah hubungan antara aplikasi dan datanya. Dalam arsitektur Web, setiap akses baca atau tulis memerlukan server aplikasi untuk berkomunikasi melalui jaringan internal pusat data ke server penyimpanan, dan server penyimpanan mungkin juga harus melakukan akses disk. Total waktu untuk mengambil sepotong data sekarang 0,5 hingga 10 milidetik, empat hingga lima kali lipat lebih lama daripada arsitektur tradisional satu-mesin-melakukan-semuanya.

Akibatnya, aplikasi Web tidak dapat menggunakan data mereka secara intensif. Misalnya, ketika Facebook membuat halaman Web untuk pengguna, Facebook hanya dapat berkonsultasi dengan beberapa ratus potongan data yang berbeda: Jika lebih dari itu akan memakan waktu yang sangat lama. Pembatasan ini membatasi jenis fitur yang dapat disediakan Facebook, dan itu membuat hidup sulit bagi pengembang perusahaan, yang harus bekerja keras untuk mengemas informasi sebanyak mungkin ke dalam jumlah terkecil dari potongan yang berbeda.

Kesadaran kami akan masalah ini mendorong saya dan kolega Stanford untuk memulai proyek RAMCloud pada tahun 2009. Kami pikir jika kami dapat mempercepat akses data, itu akan membuat perbedaan besar. Facebook adalah salah satu contoh aplikasi yang dapat memberikan manfaat, tetapi kami yakin masih banyak hal lain yang bahkan tidak dicoba saat ini karena tidak ada sistem penyimpanan yang dapat mendukungnya.

Untuk mencapai peningkatan kecepatan itu, RAMCloud menyimpan semua data di DRAM setiap saat, tetapi juga membuat data sama andalnya seperti jika disimpan di disk. RAMCloud tidak memerlukan perangkat keras eksotis apa pun untuk melakukannya. Memang, ini hanya paket perangkat lunak yang berjalan di mesin biasa—server RAMCloud, yang menggantikan server penyimpanan saat ini.Mengganti Hard Disk Dengan Dram

Ketika datang ke penyimpanan komputer, disk magnetik telah menjadi top dog selama hampir setengah abad. Disk komersial pertama muncul pada tahun 1956, dan pada awal 1970-an biaya dan kapasitasnya telah meningkat ke titik di mana mereka mulai menggantikan pita magnetik sebagai media penyimpanan utama untuk komputer. Pada akhir dekade itu, kaset sebagian besar diturunkan ke peran cadangan. Sejak itu, teknologi disk telah meningkat pada tingkat yang eksponensial, seperti sirkuit terpadu. Saat ini, hard disk biasa menyimpan data 20.000 kali lebih banyak dibandingkan pada tahun 1985, dan pada basis per-byte, disk berharga sepersejuta dari apa yang mereka lakukan saat itu.

Tidak heran hard disk begitu meresap. Ini juga mengapa bentuk penyimpanan komputer yang populer saat ini, seperti sistem file dan database relasional, dirancang dengan mempertimbangkan disk. Memang, sampai saat ini informasi apa pun yang disimpan di komputer selama lebih dari beberapa detik mungkin berakhir di disk.

Tapi kekuasaan hard disk mungkin akan segera berakhir. Penantang yang paling jelas adalah memori flash, yang lebih cepat, lebih ringkas, dan lebih tahan terhadap goncangan. Hampir semua perangkat seluler, seperti tablet, smartphone, dan jam tangan, sudah menggunakan flash, bukan disk. Memori flash juga menggantikan hard drive di laptop dan, semakin meningkat, dalam aplikasi skala besar yang berjalan di pusat data, di mana kecepatannya merupakan keuntungan yang signifikan.

Namun sekarang, ada alternatif lain untuk disk: menggunakan memori akses acak dinamis (DRAM) sebagai lokasi penyimpanan utama untuk data berumur panjang. Semakin banyak aplikasi, terutama aplikasi Web berskala besar, yang menyimpan sebagian besar atau semua datanya dalam DRAM. Misalnya, semua mesin pencari Web populer, termasuk Google, melayani permintaan orang sepenuhnya dari DRAM. Selain itu, Facebook menyimpan sebagian besar data jejaring sosialnya di DRAM. Dan sistem kecerdasan buatan Watson IBM menyimpan semua datanya di DRAM ketika memenangkan “Jeopardy!” tantangan beberapa tahun lalu.

Di permukaan, ini tampak konyol. Bagaimanapun, DRAM dimaksudkan untuk menyimpan informasi sementara selama perhitungan aktif. Meskipun sekitar 1.000 kali lebih cepat dari flash, itu juga 100 kali lebih mahal dari disk, dan bersifat volatile, yang berarti bahwa data yang disimpannya akan hilang jika komputer kehilangan daya. Namun demikian, saya percaya bahwa DRAM dapat segera menjadi media penyimpanan utama untuk aplikasi skala besar yang berjalan di pusat data. Inilah alasannya: Jika DRAM dicadangkan pada disk atau flash, pengguna dapat menikmati keuntungan kecepatan besar media tanpa khawatir bahwa data akan hilang selama server crash dan pemadaman listrik yang tak terhindarkan.

Sebagai proyek penelitian, kolega saya di Universitas Stanford dan saya telah membangun sistem penyimpanan serba guna yang kami sebut RAMCloud , yang menyimpan semua datanya dalam DRAM setiap saat. RAMCloud mengumpulkan memori DRAM dari kumpulan server—berpotensi ratusan atau ribuan di pusat data biasa. Untuk mengatasi volatilitas DRAM, RAMCloud menyimpan salinan data pada disk atau memori flash, dan secara otomatis memulihkan data dari cadangan tersebut setelah server mogok. Harapan kami dalam proyek RAMCloud adalah memudahkan pengembang untuk menggunakan penyimpanan berbasis DRAM seperti halnya mereka menggunakan disk.

Motivasi utama kami untuk berpindah dari disk ke DRAM berasal dari evolusi teknologi disk. Meskipun kapasitas penyimpanan disk telah menjamur selama bertahun-tahun,kecepatan akses mereka tidak meningkat sebanyak itu. Alasan untuk ini cukup sederhana. Untuk membaca atau menulis data pada hard disk, mekanisme fisik pertama-tama harus memposisikan kepala baca-tulis di atas trek tertentu pada piringan yang berputar.

Kemudian sistem harus menunggu sampai informasi yang diinginkan berputar di bawah kepala. Proses mekanis ini terbukti sulit untuk dipercepat. Dengan jumlah yang disimpan pada disk meningkat lebih cepat daripada tingkat akses, waktu yang dibutuhkan untuk membaca atau menulis semua data pada disk meningkat. Memang, jika informasi yang Anda butuhkan disimpan dalam blok-blok kecil yang tersebar secara acak di disk (yang umum di banyak aplikasi), waktu yang dibutuhkan untuk memburu data menjadi signifikan. Bahkan jika Anda mendedikasikan komputer Anda untuk tugas itu, untuk mengakses setiap blok secara acak bisa memakan waktu beberapa tahun!3

Masalah ini membuat disk semakin tidak cocok untuk menyimpan potongan data kecil yang harus sering diakses. Dalam arti, hard disk menempatkan dirinya keluar dari bisnis. Tren ini telah terbukti selama bertahun-tahun dan menjelaskan banyak minat pada memori flash, dengan tingkat akses yang lebih tinggi.

Ada motivasi kedua untuk teknologi penyimpanan baru yang bahkan lebih menarik: munculnya aplikasi Web berskala besar. Aplikasi ini terkadang perlu mendukung puluhan bahkan ratusan juta pengguna. Melakukan hal itu membutuhkan struktur operasional yang sangat berbeda dari apa yang telah digunakan secara tradisional.

Pendekatan lama adalah memuat kode aplikasi dan semua datanya ke dalam memori utama satu mesin. Aplikasi kemudian dapat mengakses datanya pada kecepatan DRAM (biasanya 50 hingga 100 nanodetik), yang memungkinkannya untuk memanipulasi datanya secara intensif. Masalahnya adalah total throughput aplikasi dibatasi oleh kemampuan satu mesin itu.

Ketika Web semakin populer selama akhir 1990-an, dengan cepat menjadi jelas bahwa arsitektur aplikasi tradisional tidak dapat menangani beban yang dihasilkan oleh situs web populer. Selama 10 tahun ke depan, desainer datang dengan arsitektur baru di mana ribuan mesin bekerja sama di pusat data yang sangat besar. Salah satu atribut terpenting dari pengaturan ini adalah bahwa kode aplikasi dan data dipisahkan. Satu set mesin (disebut server aplikasi) menjalankan aplikasi, sementara set mesin yang berbeda (server penyimpanan) menyimpan data. Dalam arsitektur ini, data biasanya disimpan pada disk, meskipun data yang sering dibutuhkan dapat disimpan untuk akses cepat (cache) di DRAM.

Arsitektur baru ini telah memungkinkan pembuatan aplikasi dengan skala yang tidak terbayangkan 20 tahun lalu—Facebook dan Google Penelusuran muncul di benak Anda tetapi juga mengubah hubungan antara aplikasi dan datanya. Dalam arsitektur Web, setiap akses baca atau tulis memerlukan server aplikasi untuk berkomunikasi melalui jaringan internal pusat data ke server penyimpanan, dan server penyimpanan mungkin juga harus melakukan akses disk. Total waktu untuk mengambil sepotong data sekarang 0,5 hingga 10 milidetik, empat hingga lima kali lipat lebih lama daripada arsitektur tradisional satu-mesin-melakukan-semuanya.

Akibatnya, aplikasi Web tidak dapat menggunakan data mereka secara intensif. Misalnya, ketika Facebook membuat halaman Web untuk pengguna, Facebook hanya dapat berkonsultasi dengan beberapa ratus potongan data yang berbeda: Jika lebih dari itu akan memakan waktu yang sangat lama. Pembatasan ini membatasi jenis fitur yang dapat disediakan Facebook, dan itu membuat hidup sulit bagi pengembang perusahaan, yang harus bekerja keras untuk mengemas informasi sebanyak mungkin ke dalam jumlah terkecil dari potongan yang berbeda.

Kesadaran kami akan masalah ini mendorong saya dan kolega Stanford untuk memulai proyek RAMCloud pada tahun 2009. Kami pikir jika kami dapat mempercepat akses data, itu akan membuat perbedaan besar. Facebook adalah salah satu contoh aplikasi yang dapat memberikan manfaat, tetapi kami yakin masih banyak hal lain yang bahkan tidak dicoba saat ini karena tidak ada sistem penyimpanan yang dapat mendukungnya.

Baca Juga : Empat Strategi Untuk Menentukan Komponen Coding

Untuk mencapai peningkatan kecepatan itu, RAMCloud menyimpan semua data di DRAM setiap saat, tetapi juga membuat data sama andalnya seperti jika disimpan di disk. RAMCloud tidak memerlukan perangkat keras eksotis apa pun untuk melakukannya. Memang, ini hanya paket perangkat lunak yang berjalan di mesin biasa—server RAMCloud, yang menggantikan server penyimpanan saat ini.