El almacenamiento en bloque, también denominado almacenamiento a nivel de bloque, es una tecnología que se utiliza para almacenar archivos de datos en redes de área de almacenamiento (SAN) o entornos de almacenamiento basados en la nube. Los desarrolladores prefieren el almacenamiento en bloque para situaciones de cálculo en las que requieren un transporte de datos rápido, eficaz y fiable.

El almacenamiento en bloque descompone los datos en bloques y, a continuación, los almacena como partes separadas, cada una con un identificador exclusivo. La SAN coloca esos bloques de datos donde sean más eficaces. Esto significa que puede almacenar esos bloques en distintos sistemas y cada bloque se puede configurar (o particionar) para que trabaje con diferentes sistemas operativos.

El almacenamiento en bloque también desacopla los datos de los entornos de usuario, lo que permite distribuir los datos en varios entornos. De esta forma, se crean varias vías de acceso a los datos y el usuario puede recuperarlos rápidamente. Cuando un usuario o aplicación solicita datos de un sistema de almacenamiento en bloque, el sistema de almacenamiento subyacente vuelve a ensamblar los bloques de datos y presenta los datos al usuario o aplicación.

El almacenamiento en bloque no es el único almacenamiento de datos que existe. Los desarrolladores también utilizan otros sistemas, como el almacenamiento de objetos y el almacenamiento de archivos. Mientras que el objetivo final de ambos es proporcionar datos a los usuarios y las aplicaciones, cada uno de esos métodos de almacenamiento almacena y recupera los datos de forma diferente.

Almacenamiento de objetos

El almacenamiento de objetos, que también se conoce como almacenamiento basado en objetos, descompone los archivos de datos en partes llamadas objetos. A continuación, almacena esos objetos en un único repositorio, que se puede distribuir en varios sistemas en red. 

En la práctica, las aplicaciones gestionan todos los objetos, lo que elimina la necesidad de contar con un sistema de archivos tradicional. Cada objeto recibe un ID exclusivo, que las aplicaciones utilizan para identificar el objeto. Y cada objeto almacena metadatos, que son información sobre los archivos almacenados en el objeto.

Una diferencia importante entre el almacenamiento de objetos y el almacenamiento en bloque es la forma de manejar los metadatos. En el almacenamiento de objetos, los metadatos se pueden personalizar para incluir más información detallada sobre los archivos de datos almacenados en el objeto. Por ejemplo, los metadatos adjuntos a un archivo de vídeo se pueden personalizar para indicar dónde se ha realizado el vídeo, el tipo de cámara que se ha utilizado para grabarlo e incluso qué individuos se han captado en cada fotograma. En el almacenamiento en bloque, los metadatos se limitan a los atributos de archivo básicos.

El almacenamiento en bloque es el más adecuado para los archivos estáticos que no se modifican a menudo, porque cualquier cambio realizado en un archivo da como resultado la creación de un objeto nuevo.

Almacenamiento de archivos

El almacenamiento de archivos, que también se conoce como almacenamiento a nivel de archivo o basado en archivos, normalmente se asocia con la tecnología de almacenamiento adjunto en red (NAS). NAS presenta el almacenamiento a usuarios y aplicaciones mediante la misma ideología que un sistema de archivos de red tradicional. En otras palabras, el usuario o la aplicación reciben datos a través de árboles de directorios, carpetas y archivos individuales. El funcionamiento es similar a una unidad de disco duro local. Sin embargo, NAS o el sistema operativo de red (NOS) manejan los derechos de acceso, el uso compartido de archivos, el bloqueo de archivos y otros controles.

El almacenamiento de archivos puede ser muy fácil de configurar, pero el acceso a los datos está limitado por una única vía de acceso a los datos, lo que puede afectar al rendimiento en comparación con el almacenamiento de objetos o en bloque. El almacenamiento de archivos solo funciona con protocolos comunes de nivel de archivo, como New Technology File System (NTFS) para Windows o Network File System (NFS) para Linux. Esto podría limitar la usabilidad en sistemas distintos.

En el siguiente vídeo, Amy Blea de IBM compara el almacenamiento en bloque y el almacenamiento de archivos:

El almacenamiento en bloque permite crear volúmenes de almacenamiento en bruto, a los que se pueden conectar los sistemas operativos basados en servidores. Puede tratar estos volúmenes en bruto como unidades de disco duro individuales. De esta forma, puede utilizar el almacenamiento en bloque para casi cualquier tipo de aplicación, incluido el almacenamiento de archivos, el almacenamiento de base de datos o los volúmenes VMFS (Virtual Machine File System), entre otras.

Imaginemos, por ejemplo, el despliegue de máquinas virtuales en una empresa. Con el almacenamiento en bloque, puede crear y formatear fácilmente un volumen de almacenamiento basado en bloque para almacenar los VMFS. A continuación, un servidor físico se puede conectar a dicho bloque y crear varias máquinas virtuales. Además, al crear un volumen basado en bloques, instalar un sistema operativo y conectarse a ese volumen, los usuarios pueden compartir archivos mediante ese sistema operativo nativo.

Los despliegues de cloud privado son otro uso excelente del almacenamiento en bloque. Para obtener más detalles sobre los clouds privados y el almacenamiento en bloque, consulte la explicación de IBM Garage sobre la virtualización para ampliar el cloud privado virtualizado mediante el almacenamiento de archivos y en bloque.

La flexibilidad inherente al almacenamiento en bloque lo convierte en una opción ideal para los contenedores. Los contenedores extraen las aplicaciones de los sistemas operativos, al igual que la virtualización extrae los sistemas operativos del hardware físico. Con el almacenamiento en bloque, puede definir y lanzar contenedores rápidamente. Los contenedores aprovechan la velocidad del almacenamiento en bloque y la capacidad nativa para un único host para montar múltiples bloques.

SAN

Los desarrolladores suelen desplegar el almacenamiento en bloque utilizando una red de área de almacenamiento (SAN). SAN es una red informática que proporciona acceso al almacenamiento de datos. Las SAN presentan el almacenamiento en bloque a otros sistemas en red como si los bloques fuesen dispositivos conectados localmente. Por ejemplo, un servidor puede conectarse a una SAN utilizando una conexión de red de datos, como Fibre Channel, Internet Small Computer System Interface (iSCSI) o Infiniband, para acceder a un bloque como si fuera un volumen de acceso local. También puede configurar varias matrices de almacenamiento en una SAN, y conectar varios servidores a la SAN.

Una SAN consta de muchos elementos o capas. El primero es la capa de host, que consta del servidor —que ejecuta un sistema operativo de red— que está conectado a la red de datos a través de una tarjeta de adaptador de bus de host, que está conectada a la red de almacenamiento mediante un cable. La capa de host está conectada a la capa de tejido, que es un grupo de dispositivos, como conmutadores SAN, direccionadores, puentes de protocolo, dispositivos de pasarela y cables. La capa de tejido interactúa con la capa de almacenamiento, que consta de los dispositivos de almacenamiento físico, como unidades de disco, cinta magnética o soportes ópticos.

Matrices RAID

El almacenamiento en bloque, por sí solo, no proporciona mucha redundancia, de modo que las matrices RAID poseen una cierta importancia para cualquier implementación esencial de almacenamiento en bloque. La RAID (matriz redundante de discos independientes) protege los datos escribiéndolos en dos o más unidades; si falla un disco, la información de los demás discos lo puede reemplazar sin que los usuarios noten ninguna interrupción.

Soluciones de código abierto

Las alternativas de código abierto a las soluciones SAN tradicionales centradas en el proveedor están aumentando; surgen nuevos proyectos casi a diario, mientras que se siguen añadiendo características a los proyectos establecidos, que continúan mejorando. El proyecto de código abierto FreeNAS ofrece tanto almacenamiento en bloque como RAID definido por software; Openfiler es otra solución de almacenamiento de código abierto que incluye soporte para almacenamiento en bloque y RAID.

Si bien el código abierto supone una gran promesa en el sector del almacenamiento, requiere de experiencia para garantizar su éxito, lo que a su vez significa que los administradores actuales de almacenamiento tendrán que recurrir a proveedores para obtener soporte y servicio.

El almacenamiento en bloque como servicio (BSSaaS) pertenece a una categoría mucho más amplia, el almacenamiento empresarial como servicio (ESaaS); en ella, aquellos usuarios que buscan almacenamiento basado en nube pueden seleccionar entre almacenamiento en bloque, de archivos u objetos para atender sus necesidades de almacenamiento de datos. En su mayor parte, al trabajar con ESaaS, los usuarios también tendrán que elegir una solución IaaS o PaaS y desplegar aplicaciones y servidores directamente en la nube.

Cuando se trata de almacenamiento, la capacidad de satisfacer la demanda es fundamental. El consumo de almacenamiento ha crecido a un ritmo exponencial. Puesto que el almacenamiento en bloque es independiente de los recursos de cálculo, la escalada no requiere más que la creación de más volúmenes de almacenamiento en bloque en un proveedor de ESaaS.

Para las empresas que utilizan un enfoque de cloud híbrido, escalar puede requerir la compra de más discos duros o matrices RAID, pero el proceso real de escalada sigue siendo relativamente el mismo. El suministro de más volúmenes de almacenamiento en bloque es el requisito principal para aumentar la cantidad de almacenamiento disponible. Más información sobre la escalabilidad del almacenamiento en bloque.