O que é o Armazenamento em Bloco?

O armazenamento em bloco, às vezes chamado de armazenamento em nível de bloco, é uma tecnologia usada para armazenar arquivos de dados em redes de área de armazenamento (SANs) ou em ambientes de armazenamento baseados na cloud. Os desenvolvedores preferem o armazenamento em bloco para situações de computação que exigem transporte de dados rápido, eficiente e confiável.

O armazenamento em bloco divide os dados em blocos e, em seguida, armazena esses blocos como partes separadas, cada uma com um identificador exclusivo. A SAN coloca esses blocos de dados onde eles são mais eficientes. Isso significa que ele pode armazenar esses blocos em sistemas diferentes e cada bloco pode ser configurado (ou particionado) para funcionar com sistemas operacionais diferentes.

O armazenamento em bloco também separa os dados dos ambientes do usuário, permitindo que os dados sejam distribuídos entre diversos ambientes. Isso cria vários caminhos para os dados e permite que o usuário os recupere rapidamente. Quando um usuário ou aplicativo solicita dados de um sistema de armazenamento em bloco, o sistema de armazenamento subjacente remonta os blocos de dados e apresenta os dados ao usuário ou aplicativo.

O armazenamento em bloco não está sozinho no mundo do armazenamento de dados. Os desenvolvedores também usam outros sistemas, como armazenamento de objetos e armazenamento de arquivos. Embora o objetivo final de cada um seja fornecer dados a usuários e aplicativos, cada um desses métodos de armazenamento armazena e recupera dados de maneira diferente.

Armazenamento de objetos

O armazenamento de objetos, também conhecido como armazenamento baseado em objetos, divide os arquivos de dados em partes chamadas de objetos. Em seguida, ele armazena esses objetos em um único repositório, que pode ser espalhado por vários  sistemas  de rede.

Na prática, os aplicativos gerenciam todos os objetos, eliminando a necessidade de um sistema de arquivos tradicional. Cada objeto recebe um ID exclusivo, que os aplicativos usam para identificar o objeto. E cada objeto armazena metadados, que são informações sobre os arquivos armazenados no objeto.

Uma diferença importante entre o armazenamento de objeto e o armazenamento em bloco é como cada um trata os metadados. No armazenamento de objeto, os metadados podem ser personalizados para incluir informações adicionais detalhadas sobre os arquivos de dados armazenados no objeto. Por exemplo, os metadados que acompanham um arquivo de vídeo podem ser customizados para informar onde o vídeo foi feito, o tipo de câmera usada para gravá-lo e até mesmo quais assuntos foram capturados em cada quadro. No armazenamento em blocos, os metadados são limitados a atributos básicos de arquivo.

O armazenamento em bloco é mais adequado para arquivos estáticos que não são mudados com frequência porque qualquer mudança feita em um arquivo resulta na criação de um novo objeto.

Armazenamento de arquivos

O armazenamento de arquivos, também conhecido como armazenamento em nível de arquivo ou baseado em arquivo, está normalmente associado à tecnologia Network Attached Storage (NAS). O NAS apresenta armazenamento para usuários e aplicativos usando a mesma ideologia de um sistema de arquivos de rede tradicional. Em outras palavras, o usuário ou aplicativo recebe dados por meio de árvores de diretório, pastas e arquivos individuais. Isso funciona de forma semelhante a um disco rígido local. No entanto, o NAS ou o Network Operating Systeme (NOS) tratam dos direitos de acesso, compartilhamento de arquivos, bloqueio de arquivos e outros controles.

O armazenamento de arquivos pode ser muito fácil de configurar, mas o acesso aos dados é restringido por um único caminho para os dados, o que pode afetar o desempenho em comparação com o armazenamento de bloco ou de objeto. O armazenamento de arquivos também opera apenas com protocolos de nível de arquivo comuns, como um New Technology File System (NTFS) para Windows ou um Network File System (NFS) para Linux. Isso pode limitar a usabilidade em sistemas diferentes.

O armazenamento em bloco permite a criação de volumes de armazenamento brutos, aos quais os sistemas operacionais com base em servidor podem se conectar. É possível tratar esses volumes brutos como discos rígidos individuais. Isso permite que você use o armazenamento em bloco para quase qualquer tipo de aplicativo, incluindo armazenamento de arquivos, armazenamento de banco de dados, volumes do sistema de arquivos da máquina virtual (VMFS) e muito mais.

Considere, por exemplo, a implementação de máquinas virtuais em uma empresa. Com o armazenamento em bloco, é possível facilmente criar e formatar um volume de armazenamento baseado em blocos para armazenar o VMFS. Um servidor físico pode, então, anexar a esse bloco, criando várias máquinas virtuais. Além disso, criar um volume com base em bloco, instalar um sistema operacional e anexar a esse volume permite que os usuários compartilhem arquivos usando esse sistema operacional nativo.

Implementações de cloud privada são outro excelente uso de armazenamento em blocos. Para saber mais sobre clouds privadas e armazenamento em bloco, verifique a explicação do IBM Garage sobre virtualização para estender a cloud privada virtualizada usando armazenamento em bloco e de arquivo.

A flexibilidade inerente ao armazenamento em bloco o torna ideal para contêineres. Contêineres  aplicativos abstratos de sistemas operacionais, assim como a virtualização abstrai sistemas operacionais de hardware físico. Com armazenamento de bloco, é possível definir e lançar contêineres rapidamente. Os contêineres se beneficiam  da velocidade do armazenamento em bloco e a capacidade inerente de um único host de montar diversos blocos.

SANs

Os desenvolvedores muitas vezes implementam o armazenamento em blocos usando uma rede de área de armazenamento (SAN). SAN é uma rede de computadores que fornece acesso ao armazenamento de dados. SANs apresentam armazenamento em bloco para outros sistemas em rede como se esses blocos fossem dispositivos conectados localmente. Por exemplo, um servidor pode se conectar a uma SAN usando uma conexão de rede de dados, como Fibre Channel, Internet Small Computer System Interface (iSCSI) ou Infiniband, para acessar um bloco como se fosse um volume acessado localmente. Também é possível configurar várias matrizes de armazenamento em uma SAN e conectar vários servidores à SAN.

Uma SAN consiste em muitos elementos ou camadas. A primeira é a camada de host, que consiste no servidor, executando um sistema operacional de rede, conectado à rede de dados por meio de uma placa adaptadora de barramento de host, que é conectada à rede de armazenamento por meio de um cabo. A camada de host é conectada à camada de malha, que é uma coleção de dispositivos, como switches SAN, roteadores, pontes de protocolo, dispositivos de gateway e cabos. A camada de malha interage com a camada de armazenamento, que consiste nos dispositivos de armazenamento físico, como unidades de disco, fita magnética ou mídia ótica.

Sistemas RAID

O armazenamento em bloco, por si só, não oferece muito na forma de redundância, tornando os sistemas RAID uma opção importante para qualquer implementação de armazenamento em bloco de missão crítica. O RAID (Redundant Array of Independent Disks) protege os dados gravando-os em duas ou mais unidades. Se um disco falhar, as informações no outro disco geralmente podem substituí-lo sem que os usuários percebam uma interrupção.

Soluções de software livre

As alternativas de software livre às soluções tradicionais de SAN centradas no fornecedor estão em ascensão, com novos projetos surgindo quase diariamente, enquanto os projetos estabelecidos continuam a melhorar e incluir recursos. O projeto de software livre FreeNAS oferece armazenamento em bloco e RAID definido por software. O Openfiler é outra solução de armazenamento de software livre que inclui suporte para armazenamento em bloco e RAID.

Embora o software livre represente uma promessa significativa ao setor de armazenamento, ele exige experiência para garantir o sucesso, o que significa que os administradores de armazenamento de hoje precisarão recorrer a fornecedores para obter suporte e serviço.

armazenamento em bloco como serviço (BSSaaS) se enquadra na categoria muito mais ampla de  Enterprise Storage as a Service (ESaaS), em que quem procura armazenamento baseado em cloud pode selecionar armazenamento em bloco, arquivo ou objeto para dar suporte às suas necessidades de armazenamento de dados. Na maioria das vezes, ao trabalhar com ESaaS, os usuários também terão que escolher uma solução IaaS ou PaaS e implementar aplicativos e servidores diretamente na cloud.

A capacidade de atender à demanda é crítica quando se trata de armazenamento. O consumo de armazenamento tem crescido a uma taxa exponencial. Como o armazenamento em bloco é independente dos recursos de computação, o ajuste de escala não requer nada mais do que a criação de volumes adicionais de armazenamento em bloco em um provedor de ESaaS.

Para empresas que usam uma abordagem de  cloud híbrida , o ajuste de escala pode exigir a compra de discos rígidos adicionais ou sistemas RAID, mas o processo real de dimensionamento permanece relativamente o mesmo. O provisionamento de volumes adicionais de armazenamento em bloco é o principal requisito para aumentar a quantia de armazenamento disponível. Saiba mais sobre escala e o armazenamento em blocos.