Was ist Blockspeicher?

Block Storage unterteilt Daten in Blöcke und speichert diese Blöcke dann als separate Teile, die jeweils eine eindeutige Kennung haben. Das SAN speichert diese Datenblöcke dort, wo es am effizientesten ist. Das bedeutet, dass diese Blöcke über verschiedene Systeme hinweg gespeichert werden können und jeder Block so konfiguriert (oder partitioniert) werden kann, dass er mit verschiedenen Betriebssystemen funktioniert.

Block Storage entkoppelt Daten auch von Benutzerumgebungen, sodass Daten über mehrere Umgebungen verteilt werden können. Dadurch werden mehrere Pfade zu den Daten erstellt und der Benutzer kann sie schnell abrufen. Wenn ein Benutzer oder eine Anwendung Daten von einem Block-Storage-System anfordert, setzt das zugrunde liegende Speichersystem die Datenblöcke wieder zusammen und stellt die Daten dem Benutzer oder der Anwendung zur Verfügung.

Block Storage ist in der Welt der Datenspeicherung nicht allein. Entwickler verwenden auch andere Systeme, wie Object Storage und File Storage. Obwohl das ultimative Ziel jeder dieser Methoden in der Bereitstellung von Daten für Benutzer und Anwendungen besteht, unterscheiden sich diese Speichermethoden hinsichtlich der Speicherung und des Abrufs von Daten.

Object Storage, auch bekannt als objektbasierter Speicher, zerlegt Datendateien in Teile, die als Objekte bezeichnet werden. Anschließend werden diese Objekte in einem einzigen Repository gespeichert, das sich über mehrere vernetzte Systeme erstrecken kann.

In der Praxis verwalten die Anwendungen alle Objekte, sodass 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 Object Storage und Block Storage ist der Umgang mit Metadaten. Bei Object Storage können Metadaten angepasst werden, um zusätzliche, detaillierte Informationen über die im Objekt gespeicherten Datendateien aufzunehmen.

Beispielsweise könnten die Metadaten einer Videodatei so angepasst werden, dass sie Auskunft darüber geben, wo und mit welcher Kamera das Video aufgenommen wurde. Es kann sogar Einzelheiten wie die in jedem Bild festgehaltenen Motive enthalten. Bei Block Storage sind Metadaten auf grundlegende Dateiattribute beschränkt.

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

File Storage, auch als dateibasierter Speicher bezeichnet, wird normalerweise mit der NAS-Technologie (Network-Attached Storage) in Verbindung gebracht. NAS stellt Benutzern und Anwendungen Speicherplatz nach dem gleichen Prinzip wie ein herkömmliches Netzwerkdateisystem zur Verfügung.

Mit anderen Worten: Der Benutzer oder die Anwendung erhält Daten über Verzeichnisbäume, Ordner und einzelne Dateien. Das funktioniert ähnlich wie bei einer lokalen Festplatte. NAS oder das Netzwerkbetriebssystem (NOS) verwalten jedoch Zugriffsrechte, Dateifreigabe, Dateisperren und andere Kontrollen.

File Storage kann sehr einfach zu konfigurieren sein, doch der Zugriff auf Daten ist durch einen einzigen Pfad zu den Daten eingeschränkt, was sich auf die Leistung im Vergleich zu Block- oder Object Storage auswirken kann. File Storage funktioniert ebenfalls nur mit gängigen Protokollen auf Dateiebene, wie beispielsweise dem New Technology File System (NTFS) für Windows oder dem Network File System (NFS) für Linux. Dies könnte die Verwendbarkeit über unterschiedliche Systeme hinweg einschränken.

Sehen Sie sich an, wie Bradley Knapp die beiden am häufigsten verwendeten Speichertypen erklärt: Block Storage und File Storage, einschließlich ihrer Unterschiede, Vorteile und Anwendungsfälle.

Block Storage ermöglicht die Erstellung von Rohspeichervolumes, mit denen serverbasierte Betriebssysteme eine Verbindung herstellen können. Sie können diese unaufbereiteten Volumes als einzelne Festplatten behandeln. Dadurch können Sie Block Storage für nahezu jede Art von Anwendung nutzen, darunter Dateispeicher, Datenbankspeicher, Volumes für virtuelle Maschinen (VMFS) und vieles mehr.

Nehmen wir die Bereitstellung virtueller Maschinen in einem Unternehmen als Beispiel. Mit Block Storage können Sie zur Speicherung des VMFS ganz einfach ein blockbasiertes Speichervolumes erstellen und formatieren. Ein physischer Server kann dann an diesen Block angeschlossen werden, wodurch mehrere virtuelle Maschinen entstehen. Darüber hinaus können Benutzer durch das Erstellen eines blockbasierten Volumes, die Installation eines Betriebssystems und das Anfügen an dieses Volume Dateien über dieses native Betriebssystem gemeinsam verwenden.

Private-Cloud-Bereitstellungen sind eine weitere hervorragende Verwendungsmöglichkeit von Block Storage Weitere Informationen zu Private Clouds und Block Storage finden Sie in der IBM Garage-Erläuterung zur Virtualisierung für die Erweiterung virtualisierter Private Clouds mithilfe von Block- und Dateispeichern.

Aufgrund der inhärenten Flexibilität eignet sich Block Storage ideal für Container. Container abstrahieren Anwendungen von Betriebssystemen, ähnlich wie die Virtualisierung Betriebssysteme von physischer Hardware abstrahiert. Mit Block Storage können Sie Container schnell definieren und starten. Container profitieren von der Geschwindigkeit von Block Storage und der nativen Fähigkeit eines einzelnen Hosts, mehrere Blöcke einzubinden.

Entwickler stellen Block Storage häufig über ein Storage Area Network (SAN) bereit. Ein SAN ist ein Computernetz, das den Zugriff auf Datenspeicher ermöglicht. SANs stellen anderen vernetzten Systemen Block Storage zur Verfügung, als wären diese Blöcke lokal angeschlossene Geräte.

Ein Server kann z. B. über eine Datennetzwerkverbindung wie Fibre Channel, Internet Small Computer System Interface (iSCSI) oder InfiniBand mit einem SAN verbunden werden. Diese Verbindung ermöglicht dem Server den Zugriff auf einen Block, als wäre er ein Datenträger, auf den lokal zugegriffen wird. Sie können auch mehrere Speicher-Arrays in einem SAN konfigurieren und mehrere Server an das SAN anhängen.

Ein SAN besteht aus vielen Elementen bzw. Ebenen. Die erste ist die Host-Ebene, die aus dem Server besteht, auf dem ein Netzwerkbetriebssystem läuft, das über eine HBA-Karte (Host Bus Adapter) mit dem Datennetzwerk verbunden ist. Die HBA-Karte wiederum ist über ein Kabel mit dem Speichernetzwerk verbunden.

Die Host-Ebene ist mit der Fabric-Ebene verbunden, die eine Sammlung von Geräten wie SAN-Switches, Routern, Protokollbrücken, Gateway-Geräten und Kabeln umfasst. Die Fabric-Ebene interagiert mit der Speicherebene, die aus den physischen Speichergeräten wie Festplatten, Magnetbändern oder optischen Medien besteht.

Block Storage allein bieten nicht viel Redundanz, weshalb RAID-Arrays ein wichtiger Aspekt für jede geschäftskritische Block-Storage-Implementierung sind. RAID (Redundant Array of Independent Disks) schützt Daten, indem es sie auf zwei oder mehr Laufwerke schreibt. Wenn eine Festplatte ausfällt, können die Informationen auf der/den anderen Festplatte(n) in der Regel ersetzt werden, ohne dass die Benutzer eine Unterbrechung bemerken.

Open-Source-Alternativen zu den traditionellen, herstellerzentrierten SAN-Lösungen sind auf dem Vormarsch. Fast täglich entstehen neue Projekte, während etablierte Projekte kontinuierlich verbessert und um neue Funktionen erweitert werden. Das Open-Source-Projekt FreeNAS bietet sowohl Block Storage als auch softwaredefiniertes RAID. Openfiler ist eine weitere Open-Source-Speicherlösung, die Block Storage und RAID unterstützt.

Obwohl Open Source im Speicherbereich vielversprechend ist, erfordert es Fachwissen, um den Erfolg zu garantieren, was bedeutet, dass die heutigen Speicheradministratoren Anbieter für Support und Service benötigen.

Block Storage as a Service (BSSaaS) fällt in die viel größere Kategorie Enterprise Storage as a Service (ESaaS). Im Rahmen von ESaaS können diejenigen, die nach Cloud-basiertem Speicher suchen, zwischen Block-, Datei- oder Object Storage wählen, um ihren Datenspeicherbedarf zu decken. Bei der Arbeit mit ESaaS müssen sich die Benutzer in den meisten Fällen auch für eine IaaS- oder PaaS-Lösung entscheiden und Anwendungen und Server direkt in der Cloud bereitstellen.

Die Möglichkeit zur Erfüllung der Nachfrage ist bei der Speicherung von entscheidender Bedeutung. Der Speicherverbrauch ist exponentiell gestiegen. Da Block Storage unabhängig von Rechenressourcen ist, erfordert die Skalierung lediglich die Erstellung zusätzlicher Block-Storage-Volumes bei einem ESaaS-Anbieter.

Für Unternehmen, die einen Hybrid-Cloud-Ansatz verwenden, kann die Skalierung den Kauf zusätzlicher Festplatten oder RAID-Arrays erfordern, aber der eigentliche Prozess der Skalierung bleibt relativ unverändert. Die Bereitstellung zusätzlicher Block Storage-Volumes ist die wichtigste Voraussetzung, um die verfügbare Speicherkapazität zu erhöhen. Mehr erfahren über Skalierung und Block Storage