Эра Зеттабайтов или Зона Зеттабайтов [1] — это период истории человечества и информатики , начавшийся в середине 2010-х годов. Точная дата начала зависит от того, определяется ли она как момент, когда глобальный IP-трафик впервые превысил один зеттабайт , что произошло в 2016 году, или когда объем цифровых данных в мире впервые превысил зеттабайт, что произошло в 2012 году. кратен единичному байту , измеряющему цифровую память, и эквивалентен 1 000 000 000 000 000 000 000 (10 21 ) байт. [2]
По данным американского многонационального технологического конгломерата Cisco Systems , глобальный IP-трафик в 2016 году достиг примерно 1,2 зеттабайта, что в среднем составляет 96 эксабайт (ЭБ) в месяц. Глобальный IP-трафик — это все цифровые данные, которые проходят по IP-сети, включая, помимо прочего, общедоступный Интернет. Наибольший фактор, способствующий росту IP-трафика, исходит от видеотрафика (включая онлайн-сервисы потокового вещания, такие как Netflix и YouTube ). [3] [4]
Эру Зеттабайтов также можно понимать как эпоху роста всех форм цифровых данных, существующих в мире, включая общедоступный Интернет, а также всех других форм цифровых данных, таких как сохраненные данные с камер видеонаблюдения или голосовые данные с сотовых сетей. телефонные звонки. [5] Принимая во внимание это второе определение эры зеттабайтов, было подсчитано, что в 2012 году в мире существовало более 1 зеттабайта данных, а к 2020 году в мире в целом будет более 40 зеттабайт данных. [6]
Эра Зеттабайтов означает, что центрам обработки данных будет трудно справиться с резким ростом потребления, создания и репликации данных. [7] В 2015 году 2% всей мировой энергии приходилось на Интернет и все его компоненты, поэтому энергоэффективность центров обработки данных стала центральной проблемой в эпоху Зеттабайтов. [8]
По прогнозам IDC, объем данных , генерируемых каждый год , вырастет до 175 зеттабайт к 2025 году . почти 59 процентов этой емкости обеспечивается индустрией жестких дисков. [9]
Зеттабайт — цифровая единица измерения. Один зеттабайт равен одному секстиллиону байт или 10 21 (1 000 000 000 000 000 000 000) байт, или один зеттабайт равен триллиону гигабайт . [4] [2] Чтобы представить это в перспективе, учтите, что «если бы каждый терабайт в зеттабайте был километром, это было бы эквивалентно 1300 полетам туда и обратно на Луну и обратно (768 800 километров)». [4] Как утверждает бывший генеральный директор Google Эрик Шмидт, с самого начала человечества до 2003 года было создано около 5 эксабайт информации, [11] что соответствует 0,5% зеттабайта. В 2013 году на создание такого объема информации (5 экзабайт) ушло всего два дня, и эти темпы постоянно растут. [11]
Концепцию эры зеттабайтов можно разделить на две отдельные категории:
В 2016 году Cisco Systems заявила, что эра зеттабайтов стала реальностью, когда глобальный IP-трафик достиг примерно 1,2 зеттабайта. Cisco также предоставила будущие прогнозы глобального IP-трафика в своем отчете The Zettabyte Era: Trends and Analysis . Этот отчет использует текущую и прошлую глобальную статистику IP-трафика для прогнозирования будущих тенденций. В отчете прогнозируются тенденции на период с 2016 по 2021 год. Вот некоторые прогнозы на 2021 год, содержащиеся в отчете: [3]
Есть много факторов, которые привели к наступлению эры зеттабайтов. Рост потокового видео, использования мобильных телефонов, скорости широкополосного доступа и объема хранилища в центрах обработки данных — все это факторы, которые привели к росту (и продолжению) потребления, создания и репликации данных. [3] [13] [14]
В Интернете существует большое и постоянно растущее потребление мультимедиа , включая потоковое видео, что способствовало наступлению эры зеттабайтов. [15] По оценкам, в 2011 году примерно 25–40% IP-трафика приходилось на сервисы потокового видео. [16] С тех пор IP-видеотрафик увеличился почти вдвое и составил примерно 73% от общего IP-трафика. Более того, Cisco прогнозирует, что эта тенденция сохранится и в будущем, по оценкам, к 2021 году 82% общего IP-трафика будет приходиться на видеотрафик. [3]
Объем данных, используемых службами потокового видео, зависит от качества видео. Таким образом, Android Central определяет, сколько данных используется (на смартфоне) в зависимости от разрешения видео. Согласно их выводам, видео с разрешением от 240p до 320p в час использует примерно 0,3 ГБ. Стандартное видео с разрешением 480p использует примерно 0,7 ГБ в час. Видео высокой четкости с разрешением от 720p до 2k использует около 0,9 ГБ (720p), 1,5 ГБ (1080p) и 3 ГБ (2k) в час. Наконец, видео 4K, известное как видео сверхвысокой четкости, использует около 7,2 ГБ в час. [17] [ сомнительно – обсудить ]
Netflix и YouTube находятся на вершине списка самых популярных онлайн-сервисов потокового видео. В 2016 году на Netflix пришлось 32,72% всего IP-трафика потокового видео, а на YouTube — 17,31%. Третье место занимает Amazon Prime Video , где глобальное использование данных составляет 4,14%. [18]
В настоящее время [ когда? ] Netflix — крупнейший в мире сервис потокового видео, доступный более чем в 200 странах и имеющий более 80 миллионов подписчиков. [19] Потоковая передача видеоконтента высокой четкости через Netflix использует примерно 3 ГБ данных в час, тогда как стандартная четкость требует около 1 ГБ данных в час. [20] В Северной Америке в часы пикового потребления полосы пропускания (около 20:00) Netflix использует около 40% общей пропускной способности сети. [21] Огромное количество данных отмечает беспрецедентный период времени и является одним из основных факторов, которые привели мир в эру зеттабайтов. [3]
YouTube — еще один крупный сервис потокового видео (и загрузки видео), [22] чей уровень потребления данных как в фиксированных, так и в мобильных сетях остается довольно высоким. [23] В 2016 году на долю сервиса пришлось около 20% общего интернет-трафика и 40% мобильного трафика. По состоянию на 2018 год каждую минуту на YouTube загружается 300 часов видеоконтента. [24] [25]
Использование мобильных технологий для доступа к IP-сетям привело к увеличению общего IP-трафика в эпоху Зеттабайтов. В 2016 году большинство устройств, передающих IP-трафик и другие потоки данных, были проводными. С тех пор объем беспроводного и мобильного трафика увеличился и, по прогнозам, будет продолжать быстро расти. Cisco прогнозирует, что к 2021 году на проводные устройства будет приходиться 37% общего трафика, а оставшиеся 63% будут приходиться на беспроводные и мобильные устройства. Более того, ожидается, что к 2021 году трафик смартфонов превысит трафик ПК; Прогнозируется, что на ПК будет приходиться 25% общего трафика по сравнению с 46% в 2016 году, тогда как ожидается, что трафик смартфонов увеличится с 13% до 33%. [3]
По данным Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), уровень проникновения мобильной широкополосной связи постоянно растет. В период с июня 2016 года по декабрь 2016 года средний уровень проникновения мобильной широкополосной связи увеличился на 4,43% во всех странах ОЭСР. В Польше наблюдался самый большой рост - 21,55%, тогда как в Латвии был самый низкий уровень проникновения - снижение на 5,71%. По подсчетам ОЭСР, в 2016 году общее количество абонентов мобильной широкополосной связи составило 1,27 миллиарда, из них 1,14 миллиарда были включены в план как для передачи голоса, так и для передачи данных. [13]
Широкополосная связь — это то, что соединяет пользователей Интернета с Интернетом, поэтому скорость широкополосного подключения напрямую зависит от IP-трафика: чем выше скорость широкополосного доступа, тем больше вероятность того, что больший объем трафика может пройти через IP-сети. По оценкам Cisco, ожидается, что к 2021 году скорость широкополосного доступа удвоится. В 2016 году средняя глобальная скорость фиксированного широкополосного доступа достигла 27,5 Мбит/с, но ожидается, что к 2021 году она достигнет 53 Мбит/с. [3] В период с четвертого квартала 2016 года по В первом квартале 2017 года средняя скорость фиксированного широкополосного доступа в мире составила 7,2 Мбит/с. [ нужны разъяснения ] Южная Корея была на вершине списка по скорости широкополосного доступа. За этот период скорость широкополосного доступа увеличилась на 9,3%. [26]
Приложениям с высокой пропускной способностью требуются значительно более высокие скорости широкополосного доступа. Некоторые технологии широкополосной связи, включая оптоволокно до дома (FTTH), высокоскоростную цифровую абонентскую линию (DSL) и кабельную широкополосную связь, открывают путь к увеличению скорости широкополосной связи. [3] FTTH может предложить скорости широкополосного доступа, которые в десять раз (или даже в сто раз) выше, чем DSL или кабельное телевидение. [27]
Эра Зеттабайтов повлияла на интернет-провайдеров (ISP) из-за роста объема данных, поступающих со всех направлений. Перегрузка возникает, когда поступает слишком много данных и качество обслуживания (QoS) ухудшается. [28] В обоих Китае некоторые интернет-провайдеры хранят и обрабатывают эксабайты данных. [6] Ответом некоторых интернет-провайдеров является внедрение так называемых методов управления сетью в попытке справиться с бесконечным потоком данных интернет-абонентов в своих сетях. Кроме того, технологии, внедряемые интернет-провайдерами в своих сетях, развиваются, чтобы справиться с увеличением потока данных. [29]
Практика управления сетью вызвала споры, касающиеся сетевого нейтралитета с точки зрения справедливого доступа ко всему контенту в Интернете. [29] По мнению Европейской организации потребителей , сетевой нейтралитет можно понимать как цель, согласно которой «ко всему Интернету следует относиться одинаково, без дискриминации или вмешательства. В этом случае пользователи пользуются свободой доступа к контенту, услугам и приложения по своему выбору, используя любое устройство по своему выбору». [30]
Согласно Политике регулирования телекоммуникаций 2009-657 Канадской комиссии по радио, телевидению и телекоммуникациям (CRTC), в Канаде существуют две формы практики управления сетью Интернета. Первые – это экономические методы, такие как ограничение данных , вторые – технические методы, такие как регулирование и блокирование пропускной способности . По данным CRTC, интернет-провайдеры применяют технические методы для решения проблем перегрузки в своей сети, однако CRTC заявляет, что интернет-провайдеры не должны использовать ITMP по преференциальным или несправедливо дискриминационным причинам. [31] [ нужны разъяснения ]
Однако в Соединенных Штатах, во времена администрации Обамы, в соответствии с политикой Федеральной комиссии по связи (FCC) 15–24, существовало три четких правила для защиты сетевого нейтралитета: никакой блокировки, никакого регулирования, никакого ограничения. платная расстановка приоритетов. [32] 14 декабря 2017 года FCC проголосовала 3 голосами против 2 за отмену этих правил, позволяющих интернет-провайдерам блокировать, ограничивать и предоставлять быстрый доступ к контенту в своей сети. [33]
Пытаясь помочь интернет-провайдерам справиться с большими потоками данных в эпоху зеттабайтов, в 2008 году Cisco представила новый маршрутизатор Aggregation Services Router (ASR) 9000, который в то время должен был обеспечивать в шесть раз большую скорость. сопоставимых маршрутизаторов. Теоретически за одну секунду маршрутизатор ASR 9000 сможет обработать и распределить 1,2 миллиона часов DVD-трафика. [34] В 2011 году, с наступлением эры зеттабайтов, Cisco продолжила работу над ASR 9000, поскольку теперь он сможет обрабатывать 96 терабайт в секунду, что значительно выше 6,4 терабайт в секунду, который ASR 9000 мог обрабатывать в 2008 году. . [35] [ актуально? ]
Центры обработки данных пытаются приспособиться к постоянно растущей скорости производства, распространения и хранения данных. Центры обработки данных — это крупные объекты, используемые предприятиями для хранения огромных наборов данных на серверах . [36] По оценкам, в 2014 году только в США насчитывалось около 3 миллионов центров обработки данных, [37] от небольших центров, расположенных в офисных зданиях, до крупных собственных комплексов. [38] Центры обработки данных все чаще хранят больше данных, чем устройства конечных пользователей. Прогнозируется, что к 2020 году 61% общего объема данных будет храниться через облачные приложения (центры обработки данных) в отличие от 2010 года, когда 62% данных хранились на устройствах конечных пользователей. Увеличение количества дата-центров для хранения данных совпадает с увеличением энергопотребления дата-центров. [39]
В 2014 году на центры обработки данных в США приходилось примерно 1,8% от общего потребления электроэнергии, что соответствует 70 миллиардам кВтч . В период с 2010 по 2014 год увеличение на 4% было связано с потреблением электроэнергии центрами обработки данных; по прогнозам, эта тенденция к росту на 4% сохранится в 2014–2020 годах. [40] В 2011 году потребление энергии всеми центрами обработки данных составляло примерно от 1,1% до 1,5% от общего мирового потребления энергии . [41] Информационные и коммуникационные технологии , включая центры обработки данных, несут ответственность за создание большого количества выбросов CO 2 . [42]
Энергия, используемая центрами обработки данных, предназначена не только для питания своих серверов. Фактически, большинство центров обработки данных тратят около половины своих затрат на электроэнергию на некомпьютерную энергию, такую как охлаждение и преобразование энергии. Центры обработки данных Google смогли сократить невычислительные затраты на 12%. [43] Кроме того, по состоянию на 2016 год Google использует свое подразделение искусственного интеллекта DeepMind для управления количеством электроэнергии, используемой для охлаждения своих центров обработки данных, что приводит к снижению затрат примерно на 40% после внедрения DeepMind. [44] Google утверждает, что ее центры обработки данных используют на 50% меньше энергии, чем обычные центры обработки данных. [45] [ нужен лучший источник ]
По словам старшего вице-президента Google по технической инфраструктуре Урса Хёльцле, к концу 2017 года центры обработки данных Google (а также их офисы) перейдут на 100% возобновляемую энергию для своих глобальных операций. Google планирует достичь этого рубежа, закупив достаточное количество ветровой энергии. и солнечная электроэнергия, чтобы учитывать всю электроэнергию, потребляемую их деятельностью во всем мире. Целью этих «зеленых» инициатив является борьба с изменением климата и углеродным следом Google. Кроме того, эти «зеленые» инициативы стали дешевле: стоимость энергии ветра снизилась на 60%, а солнечной энергии — на 80%. [45]
Чтобы повысить энергоэффективность центров обработки данных, сократить расходы и снизить воздействие на окружающую среду, Google предлагает 5 лучших практик для центров обработки данных: [46]
В 2010 году Facebook запустил новый центр обработки данных, спроектированный таким образом, что он был на 38% более эффективным и на 24% менее дорогим в строительстве и эксплуатации, чем средний центр обработки данных. Это развитие привело к созданию Open Compute Project (OCP) в 2011 году . растет. [48] В настоящее время OCP работает над несколькими проектами, в том числе над одним, посвященным центрам обработки данных. Этот проект направлен на то, чтобы определить пути строительства новых центров обработки данных, а также помочь уже существующим центрам обработки данных улучшить тепловую и электрическую энергию, а также максимизировать механические характеристики. Проект центра обработки данных OCP сосредоточен на пяти областях: электроснабжение объекта, эксплуатация объекта, планировка и проектирование, охлаждение объекта, а также мониторинг и контроль объекта. [49]