Bessere Datenspeicherung in Sicht

Eine schnelle und zuverlässige Datenspeicherung ist von entscheidender Bedeutung für den Erfolg von Unternehmen, Online-Plattformen, Datensammlungen und Forschungszentren. Das EU-finanzierte Projekt INFO-STORE (Novel data storage by advancing information sciences) untersucht, wie sich Herausforderungen und Grenzen von neuen Datenspeicheranwendungen überwinden lassen. Durch eine Kombination von Theorie, Praxis und Expertengesprächen in einer Reihe von fünf Teilprojekten untersucht das Projekt, wie die Informationsspeicherung mithilfe von Durchbrüchen in der Codierungstheorie und verwandten theoretischen Disziplinen verbessert werden kann.

Große Fortschritte wurden bereits erzielt, insbesondere in Bezug auf nicht-flüchtige Speicher und den entsprechenden Ausgleich zwischen Speicherdichte und Lese-/Schreibgeschwindigkeiten. Dazu gehören die Entwicklung neuer Codierungsrahmenbedingungen zur Verbesserung der Lese-/Schreibgeschwindigkeiten, die Maximierung der Anzahl von Schreibvorgängen, das parallele Lesen von Speicherzellen und das Ausgleichen von Dichte und Geschwindigkeit bei Multi-Level-Speichern.

Für die Entwicklung von Hochdurchsatz-Speichersystemen für Netzwerk-Switches und Router produzierte INFO-STORE einen Codierungsrahmen, der Pakete zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen schaltet. Dazu gehörten auch neue Codes für optimale Schaltgarantien, Algorithmen, die solche Codes in einem Netzwerk-Switch oder Router nutzen, sowie die Komprimierung von weiterleitenden Datenbanken.

Memristor-Speicherung mit hoher Dichte und entsprechende Herausforderungen mit der Zuverlässigkeit wurden ebenfalls untersucht, um das zentrale Hindernis der sogenannten Schleichwege zu umgehen. Darüber hinaus erforderte die Arbeit an Memristor-Problemen die Verwendung von regulären Arrays von Memristor-Geräte, die Speicherung und Logik kombinieren.

Ein weiterer wichtiger Meilenstein des Projekts betrifft verteilte Speichersysteme und die Notwendigkeit einer flexiblen Datenrekonstruktion bei versagenden und beschäftigten Knoten. Um dieses Hindernis zu überwinden, entwickelte INFO-STORE einen 2D-Codierungsrahmen, der es nur einer Anzahl von Knoten ermöglicht, nur einen kleinen Teil ihrer gespeicherten Informationen bereitzustellen - sozusagen als Teillieferung.

Schließlich schlugen die Forscher auch effiziente Datenverteilungsschemata vor, die sich für die kurzen Paketblöcke gut eignen. Da Datenverteilungssysteme mit Fountain-Codes nur bei sehr großen Paketblöcken optimal funktionieren, produzierte das Team ein Codierungsschema, um den Encoder-Betrieb für den Zustand des Empfängers zu optimieren. Dies senkt den Overhead für kurze Blöcke erheblich.

Den Ergebnissen folgen viele andere Ideen und Vorschläge, unter anderem eine Veröffentlichung zur elastischen Kompression von Inhalten auf Web-Servern, um die Serversicherheit gegen Denial-of-Service-Angriffe zu verbessern. Aus dem Projekt werden voraussichtlich weitere wertvolle Ergebnisse hervorgehen, die einen Beitrag zur Entwicklung einer schnelleren, besseren und sichereren Datenspeicherung leisten.