Stockage sur verre : l’archivage écolo et inaltérable

Microsoft et la start-up allemande Cerabyte travaillent sur des technologies de remplacement des archives sur bande qui pourraient déboucher sur un produit livrable d’ici cinq ans. Ce support de stockage serait destiné à être installé dans les datacenters.

Microsoft a publié un document académique de 16 pages, présenté lors du 29e symposium ACM (Association for Computing Machinery) sur les principes des systèmes d’exploitation. L’éditeur travaille au développement de systèmes de stockage durables (ce qu’on appelle l’archivage de ces fameuses données « froides ») et hautement efficaces.

Ce projet, baptisé Silica, n’est pas vraiment nouveau puisque l’entreprise y travaille depuis des années et avait même présenté un prototype dès 2019, vantant les avantages de son support WORM (Write Once Read Many) « peu coûteux et durable, résistant aux champs électromagnétiques et offrant des durées de vie de dizaines, voire de centaines de milliers d’années ».

« Le matériel et le logiciel de Silica ont été conçus et optimisés conjointement, depuis le support jusqu’au niveau de service, avec la durabilité comme objectif principal », précisent les auteurs du document publié par Microsoft.

Réduction des coûts de 75 %

Le projet Silica a, semble-t-il, évolué depuis que Microsoft s’est rapproché de Cerabyte qui développe un support de stockage basé sur la céramique. La nanomémoire céramique offre une solution idéale pour l’archivage de données « froides ». Elles sont stockées en permanence dans des nanocouches de céramique, ce qui permet de réduire le coût total de possession de 75 % et la consommation d’énergie et les émissions de CO₂ de 99 % selon la start-up allemande.

Mais les deux projets divergent sur quelques points. Cerabyte utilise des impulsions laser femtosecondes (impulsions ultra-courtes), utilisées notamment en recherche, dans l’industrie et dans le domaine des applications biomédicales. Elles permettent de créer des changements physiques dans un revêtement céramique sur des plaques de verre carrées. Les changements sont des trous à l’échelle nanométrique, comme une carte perforée de haute technologie.

Comme pour Cerabyte, les données sont inscrites sur un plateau de verre carré à l’aide de lasers femtosecondes ultrarapides à travers des voxels, un « mot-valise créé en contractant “volume” et “pixel”, [et qui sont] à la 3D ce que le pixel est à la 2D », selon Wikipédia.

Il s’agit de modifications permanentes de la structure physique du verre, qui permettent d’écrire plusieurs bits de données en couches sur la surface du verre. Ces couches sont ensuite empilées verticalement par centaines.

Chaque voxel code 3 à 4 bits de données. Les voxels sont écrits côte à côte en couches 2D sur le plan XY du plateau. Ils sont organisés en secteurs rectangulaires, un groupe 2D de plus de 100 000 voxels dans un plan XY, soit environ 100 Ko de données. Un ensemble de secteurs en 3D est appelé piste et il peut y avoir plusieurs To de données par plateau.

Toutefois, les trous de Cerabyte sont générés dans le cadre de codes QR, tandis que les voxels du projet Silica sont déposés sur des pistes. Ses plaques sont placées sur une plate-forme qui se déplace de gauche à droite et d’avant en arrière sous des dispositifs de tête de lecture et d’écriture (lasers et microscopes à polarisation). Par contre, le support en verre de Cerabyte ne se déplace que d’avant en arrière et est un support à couche unique.

Cerabyte et Microsoft envisagent tous deux des rayonnages de bibliothèque pour contenir le support de stockage des données. Pour Cerabyte, il s’agirait de cartouches contenant des supports en verre. Microsoft opterait pour des dalles de verre de quartz brut.

Cette bibliothèque dispose d’un système de transfert robotisé composé de plusieurs robots pickers (navettes) indépendants et alimentés par batterie. Un petit essaim en quelque sorte qui est capable de se déplacer verticalement de haut en bas entre plusieurs rails horizontaux traversant les rayonnages de la bibliothèque jusqu’aux rayonnages de lecture et d’écriture. Une vidéo en fait la démonstration.

Le document de Microsoft conclut : « Les propriétés uniques du support en verre et la conception conjointe du matériel et du logiciel, dans une optique de “cloud first” (tous les processus et les infrastructures sont dans le cloud et non plus en local dans l’entreprise, NDLR), permettent à Silica d’être fondamentalement plus durable et d’atteindre des coûts d’archivage des données nettement inférieurs à ceux des bandes magnétiques. »