Blockspeicher

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Blockspeicher

In diesem Handbuch werden die Grundlagen des Blockspeichers behandelt - ein Speichertyp, den Sie zum Speichern von Datendateien in Storage Area Networks (SAN) oder auf Cloud-Plattformen verwenden.

Was ist Blockspeicher?

Blockspeicher, manchmal auch als Block-Level-Storage bezeichnet, ist eine Technologie, die zum Speichern von Datendateien in Storage Area Networks (SANs) oder Cloud-basierten Speicherumgebungen verwendet wird. Entwickler bevorzugen Blockspeicher für Rechensituationen, in denen sie einen schnellen, effizienten und zuverlässigen Datentransport benötigen.

Bei der Blockspeicherung werden Daten in Blöcke aufgeteilt und diese Blöcke dann als separate Teile mit jeweils einer eindeutigen Kennung gespeichert. Das SAN platziert diese Datenblöcke dort, wo es am effizientesten ist. Das bedeutet, dass es diese Blöcke über verschiedene Systeme hinweg speichern kann und jeder Block kann so konfiguriert (oder partitioniert) werden, dass er mit verschiedenen Betriebssystemen funktioniert.

Der Blockspeicher entkoppelt auch die Daten von den Benutzerumgebungen, so dass diese Daten über mehrere Umgebungen verteilt werden können. Dies schafft mehrere Pfade zu den Daten und ermöglicht dem Benutzer, sie schnell abzurufen. Wenn ein Benutzer oder eine Anwendung Daten von einem Blockspeichersystem anfordert, setzt das zugrundeliegende Speichersystem die Datenblöcke wieder zusammen und präsentiert die Daten dem Benutzer oder der Anwendung.

Blockspeicher vs. Objektspeicher vs. Dateispeicher

Neben dem Blockspeicher gibt es noch weitere Möglichkeiten der Datenspeicherung. Entwickler verwenden auch andere Systeme, wie Objektspeicher und Dateispeicher. Während das ultimative Ziel jedes dieser Systeme darin besteht, Daten für Benutzer und Anwendungen bereitzustellen, geht jede dieser Speichermethoden beim Speichern und Abrufen von Daten anders vor.

Objektspeicher

Bei der Objektspeicherung, die auch als objektbasierte Speicherung bezeichnet wird, werden Datendateien in Stücke zerlegt, die als Objekte bezeichnet werden. Sie speichert diese Objekte dann in einem einzigen Repository, das über mehrere vernetzte Systeme verteilt sein kann.

In der Praxis werden alle Objekte von Anwendungen verwaltet, wodurch ein herkömmliches Dateisystem überflüssig wird. Jedes Objekt erhält eine eindeutige ID, die Anwendungen zur Identifizierung des Objekts verwenden. Und jedes Objekt speichert Metadaten-Informationen über die im Objekt gespeicherten Dateien.

Ein wichtiger Unterschied zwischen Objektspeicher und Blockspeicher besteht darin, wie beide mit Metadaten umgehen. In der Objektspeicherung können die Metadaten so angepasst werden, dass sie zusätzliche, detaillierte Informationen über die im Objekt gespeicherten Datendateien enthalten. So können beispielsweise die Metadaten zu einer Videodatei so angepasst werden, dass sie Aufschluss darüber geben, wo das Video aufgenommen wurde, welcher Kameratyp verwendet wurde und sogar welche Motive in den einzelnen Frames erfasst wurden. Im Blockspeicher sind die Metadaten auf grundlegende Dateiattribute beschränkt.

Blockspeicher eignen sich am besten für statische Dateien, die nicht oft geändert werden, da jede Änderung an einer Datei zur Erstellung eines neuen Objekts führt.

Weitere Informationen zum Thema Objektspeicher finden Sie in unserem Handbuch „Object Storage: ein umfassender Überblick" und in unserem Video „Was ist Object Storage?"

IBM Cloud Object Storage: Entwickelt für Unternehmen (04:10)

Dateispeicher

Die Dateispeicherung, die auch als File-Level- oder dateibasierte Speicherung bezeichnet wird, wird normalerweise mit der NAS-Technologie (Network Attached Storage) in Verbindung gebracht. NAS stellt Benutzern und Anwendungen Speicherplatz mit der gleichen Ideologie zur Verfügung wie ein herkömmliches Netzwerk-Dateisystem. Mit anderen Worten: Der Benutzer oder die Anwendung erhält Daten über Verzeichnisbäume, Ordner und einzelne Dateien. Dies funktioniert ähnlich wie bei einer lokalen Festplatte. Allerdings verwaltet das NAS oder das Netzwerkbetriebssystem (NOS) die Zugriffsrechte, die Dateifreigabe, die Dateisperrung und andere Kontrollen.

Dateispeicher können sehr einfach konfiguriert werden, aber der Zugriff auf die Daten ist durch einen einzigen Pfad zu den Daten eingeschränkt, was die Leistung im Vergleich zu Block- oder Objektspeicher beeinträchtigen kann. Außerdem arbeitet der Dateispeicher nur mit gängigen Protokollen auf Dateiebene, wie z. B. einem New Technology File System (NTFS) für Windows oder einem Network File System (NFS) für Linux. Dies kann den Bedienungskomfort auf unterschiedlichen Systemen einschränken.

Einen tieferen Einblick in die Dateispeicherung erhalten Sie in „File Storage: ein umfassender Überblick".

Im folgenden Video gibt Amy Blea einen Überblick über die verschiedenen Speichertypen und ihre Anwendungsfälle:

Blockspeicher im Vergleich zu Dateispeicher (04:03)

Beispiele

Blockspeicher ermöglicht die Erstellung von Rohspeicher-Datenträgern, mit denen sich serverbasierte Betriebssysteme verbinden können. Sie können diese Raw-Volumes wie einzelne Festplatten behandeln. Dadurch können Sie Blockspeicher für fast jede Art von Anwendung verwenden, einschließlich Dateispeicher, Datenbankspeicher, VMFS-Datenträgern (Virtual Machine File System) und mehr.

Nehmen Sie zum Beispiel die Implementierung von virtuellen Maschinen in einem Unternehmen. Mit Blockspeicher können Sie einfach einen blockbasierten Speicher-Datenträger erstellen und formatieren, um das VMFS zu speichern. Ein physischer Server kann dann an diesen Block angeschlossen werden, wodurch mehrere virtuelle Maschinen entstehen. Darüber hinaus ermöglicht das Erstellen eines blockbasierten Datemträgers, das Installieren eines Betriebssystems und das Anhängen an diesen Datenträger den Benutzern die gemeinsame Nutzung von Dateien unter Verwendung dieses nativen Betriebssystems.

Weitere Informationen über virtuelle Maschinen finden Sie in „Virtual Machines: ein umfassender Überblick".

Private Cloud-Implementierungen sind eine weitere hervorragende Verwendung von Blockspeicher. Wenn Sie tiefer in Private Clouds und Blockspeicher eintauchen möchten, lesen Sie die Erklärung von IBM Garage zur Virtualisierung für die Erweiterung einer virtualisierten Private Cloud mit Block- und Dateispeicher.

Blockspeicher und Container

Die inhärente Flexibilität von Blockspeichern macht sie ideal für Container. Container abstrahieren Anwendungen von Betriebssystemen, ähnlich wie Virtualisierung Betriebssysteme von physischer Hardware abstrahiert. Mit Blockspeicher können Sie Container schnell definieren und starten.

Die Containerisierung, bei der mehrere Container in einer Unternehmensumgebung orchestriert werden, profitiert von der Geschwindigkeit des Blockspeichers und der nativen Fähigkeit eines einzelnen Hosts, mehrere Blöcke zu mounten.

Weitere Informationen darüber, wie Blockspeicher die Containerisierung unterstützen können, finden Sie in diesem Artikel über Container und persistenten Speicher.

Für einen umfassenden Überblick über Container und Containerisierung lesen Sie bitte „Container: ein umfassender Überblick" und „Containerization: ein umfassender Überblick".

Storage-Area-Networks

Entwickler setzen Blockspeicher häufig über ein Storage-Area-Network (SAN) ein. SAN ist ein Computernetzwerk, das den Zugriff auf Datenspeicher ermöglicht. SANs stellen Blockspeicher für andere vernetzte Systeme dar, als ob diese Blöcke lokal angeschlossene Geräte wären. Beispielsweise kann ein Server über eine Datennetzwerkverbindung - wie Fibre Channel, Internet Small Computer System Interface (iSCSI) oder Infiniband - an ein SAN angeschlossen werden, um auf einen Block zuzugreifen, als wäre es ein Volume mit lokalem Zugriff. Sie können auch mehrere Speicher-Arrays in einem SAN konfigurieren, und Sie können mehrere Server an das SAN anschließen.

Ein SAN besteht aus vielen Elementen oder Schichten. Die erste ist die Host-Schicht, die aus dem Server besteht, auf dem ein Netzwerkbetriebssystem läuft und der über eine Host-Bus-Adapterkarte mit dem Datennetzwerk verbunden ist, das wiederum über ein Kabel mit dem Speichernetzwerk verbunden ist. Die Host-Schicht ist mit der Fabric-Schicht verbunden, die eine Sammlung von Geräten wie SAN-Switches, Router, Protokollbrücken, Gateway-Geräte und Kabel ist. Die Fabric-Schicht interagiert mit der Speicherschicht, die aus den physischen Speichergeräten besteht, z. B. Festplattenlaufwerken, Magnetbändern oder optischen Medien.

Laden Sie die „Einführung in Storage-Area-Networks" herunter, um weitere Informationen zur SAN-Technologie zu erhalten.

RAID-Arrays

Blockspeicher allein bieten nicht viel in Form von Redundanz, weshalb RAID-Arrays eine wichtige Überlegung für jede geschäftskritische Blockspeicherimplementierung darstellen. RAID (Redundant Array of Independent Disks) schützt Daten, indem sie auf zwei oder mehr Laufwerke geschrieben werden. Wenn ein Laufwerk ausfällt, können die Informationen auf dem/den anderen Laufwerk(en) dieses in der Regel ersetzen, ohne dass der Benutzer eine Unterbrechung bemerkt.

Weitere Informationen zu RAID-Technologie finden Sie unter Festplatten-Arrays.

Open Source

Open-Source-Alternativen zu den traditionellen herstellerzentrierten SAN-Lösungen sind im Aufwind. Fast täglich entstehen neue Projekte, während etablierte Projekte sich weiter verbessern und neue Funktionen hinzufügen. Das Open-Source-Projekt FreeNAS bietet sowohl Blockspeicher als auch softwaredefiniertes RAID. Openfiler ist eine weitere Open-Source-Speicherlösung, die Unterstützung für Blockspeicher und RAID bietet.

Open Source ist zwar ein vielversprechender Ansatz im Speichersektor, erfordert jedoch Fachwissen, um den Erfolg zu garantieren, was wiederum bedeutet, dass sich die Speicheradministratoren von heute für Support und Service an Anbieter wenden müssen.

Block Storage as a Service

Block Storage as a Service (BSSaaS) fällt in die viel größere Kategorie von Enterprise Storage as a Service (ESaaS), wo diejenigen, die nach Cloud-basiertem Speicher suchen, zwischen Block-, Datei- oder Objektspeicher wählen können, um ihre Datenspeicheranforderungen zu unterstützen. In den meisten Fällen müssen Anwender bei der Arbeit mit ESaaS auch eine IaaS- oder PaaS-Lösung wählen und Anwendungen und Server direkt in der Cloud bereitstellen.

Skalieren von Blockspeicher

Die Fähigkeit, den Bedarf zu decken, ist entscheidend, wenn es um die Speicherung geht. Der Speicherverbrauch ist exponentiell gewachsen. Da Blockspeicher unabhängig von Rechenressourcen ist, erfordert eine Skalierung nichts weiter als die Erstellung zusätzlicher Blockspeicher-Volumes bei einem ESaaS-Anbieter.

Für Unternehmen, die einen hybriden Cloud-Ansatz verwenden, kann die Skalierung den Kauf zusätzlicher Festplatten oder RAID-Arrays erfordern, aber der eigentliche Prozess der Skalierung bleibt relativ gleich. Die Bereitstellung zusätzlicher Blockspeicher-Datenträger ist die primäre Anforderung, um die Menge des verfügbaren Speichers zu erhöhen. Mehr zum Thema Skalierung und Blockspeicher.

Blockspeicher und IBM

IBM Cloud Block Storage ist darauf ausgerichtet, Partner, Unternehmen und Organisationen bei ihren Blockspeicheranforderungen zu unterstützen. Es bietet Flash-gestützte, lokale Festplattenleistung mit SAN-Persistenz und -Stabilität, anpassbare IOPs und vorhersehbare Abrechnung.

Mehr über IBM Cloud Block Storage, einschließlich der vielen Funktionen und Möglichkeiten.

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