ブロック・ストレージとは

ブロック・ストレージは、データをブロックに分割し、それらのブロックを個別の断片として保管し、それぞれに一意の識別子を付けます。SANは、これらのデータ・ブロックを最も効率的な場所に配置します。つまり、これらのブロックを異なるシステム間で保管でき、各ブロックを異なるオペレーティング・システムで動作するように構成（またはパーティション化）できるということです。

ブロック・ストレージもユーザー環境からデータを切り離し、データを複数の環境に分散させることができます。これにより、データへの複数のパスが作成され、ユーザーはデータをすばやく取得できるようになります。ユーザーまたはアプリケーションがブロック・ストレージ・システムにデータを要求すると、基礎となるストレージ・システムがデータ・ブロックを再組み立てし、ユーザーまたはアプリケーションにデータを提示します。

データ・ストレージの世界には、ブロック・ストレージ以外にもストレージがあります。開発者は、オブジェクト・ストレージやファイル・ストレージなどの他のシステムも使用します。いずれの最終的な目標はユーザーやアプリケーションにデータを提供することですが、これらのストレージ方式はそれぞれ異なる方法でデータの保管と取得を行います。

オブジェクト・ストレージ（オブジェクト・ベース・ストレージとも呼ばれる）は、データ・ファイルをオブジェクトと呼ばれる部分に分割します。次に、それらのオブジェクトを単一のリポジトリに保管し、複数のネットワーク・システムに分散させることができます。

実際には、アプリケーションがすべてのオブジェクトを管理するため、従来のファイル・システムは必要なくなります。各オブジェクトには固有IDが与えられます。アプリケーションはこのIDを使用してオブジェクトを識別します。各オブジェクトにはメタデータ（オブジェクトに保存されているファイルに関する情報）が保管されます。

オブジェクト・ストレージとブロック・ストレージの重要な違いの1つは、それぞれがメタデータをどのように処理するかにあります。オブジェクト・ストレージでは、メタデータをカスタマイズして、オブジェクトに保存されているデータ・ファイルに関する追加の詳細情報を含めることができます。

たとえば、動画ファイルに付随するメタデータは、動画がどこで作成されたか、および動画の撮影に使用されたカメラの種類を認識するようにカスタマイズできます。各フレームでどのような主題が撮影されたかなどの詳細を含めることもできます。ブロック・ストレージでは、メタデータは基本的なファイル属性に限定されます。

ブロック・ストレージは、ファイルに変更が加えられると新しいオブジェクトが作成されるため、頻繁に変更されない静的ファイルに最適です。

ファイル・ストレージ、これはファイル・レベル・ストレージまたはファイル・ベース・ストレージとも呼ばれ、通常はネットワーク接続ストレージ（NAS）テクノロジーと関連付けられています。NASは、従来のネットワーク・ファイル・システムと同じ考え方に基づいて、ユーザーとアプリケーションにストレージを提供します。

言い換えれば、ユーザーまたはアプリケーションは、ディレクトリー・ツリー、フォルダー、個々のファイルを通じてデータを受信します。これはローカル・ハード・ディスク・ドライブと同様に機能します。ただし、NASまたはネットワーク・オペレーティング・システム（NOS）は、アクセス権やファイル共有、ファイル・ロック、その他の制御を処理します。

ファイル・ストレージは構成が非常に簡単ですが、データへのアクセスはデータへの単一パスによって制約されるため、ブロック・ストレージまたはオブジェクト・ストレージと比べて性能に影響が出る可能性があります。また、ファイル・ストレージは、Windowsのニュー・テクノロジー・ファイル・システム（NTFS）やLinuxのネットワーク・ファイル・システム（NFS）など、一般的なファイル・レベル・プロトコルでのみ動作します。これにより、異なるシステム間の使いやすさが制限される可能性があります。

最も一般的に使用される2つのストレージ・タイプであるブロック・ストレージとファイル・ストレージについて、その違い、利点、ユースケースを含めてBradley Knappが説明します。是非ご覧ください。

ブロック・ストレージを使用すると、サーバー・ベースのオペレーティング・システムが接続できる生のストレージ・ボリュームを作成できます。これらの生ボリュームを個々のハード・ディスクとして扱うことができます。これにより、ファイル・ストレージ、データベース・ストレージ、仮想マシン・ファイル・システム（VMFS）ボリュームなど、ほぼあらゆる種類のアプリケーションにブロック・ストレージを使用できます。

たとえば、全社的な仮想マシンのデプロイメントを考えてみましょう。ブロック・ストレージを使用すると、VMFSを保管するためのブロック・ベースのストレージ・ボリュームを簡単に作成し、フォーマットできます。物理サーバーをそのブロックに接続して、複数の仮想マシンを作成できます。さらに、ブロック・ベースのボリュームを作成し、オペレーティング・システムをインストールして、そのボリュームにアタッチすると、ユーザーはそのネイティブ・オペレーティング・システムを使用してファイルを共有できます。

プライベートクラウドへのデプロイメントもブロック・ストレージの優れた活用法です。プライベートクラウドとブロック・ストレージの詳細については、ブロック・ストレージとファイル・ストレージを使用して仮想化されたプライベートクラウドを拡張するための仮想化の説明をIBM® Garageでご覧ください。

ブロック・ストレージ固有の柔軟性により、コンテナに最適です。仮想化が物理ハードウェアからオペレーティング・システムを抽象化するのと同じように、コンテナはオペレーティング・システムからアプリケーションを抽象化します。ブロック・ストレージを使用すると、コンテナをすばやく定義して起動できます。コンテナは、ブロック・ストレージの速度と、単一のホストで複数のブロックをマウントできるネイティブ機能のメリットを受けます。

開発者は多くの場合、ストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）を使用してブロック・ストレージをデプロイします。SANは、データ・ストレージへのアクセスを提供するコンピューター・ネットワークです。SANは、ブロック・ストレージを他のネットワーク接続されたシステムに、それらのブロックがローカルに接続されているデバイスであるかのように提示します。

たとえば、サーバーは、ファイバー・チャネル、インターネット小型コンピューター・システム・インターフェイス（iSCSI）、またはInfiniBandなどのデータ・ネットワーク接続を使用してSANに接続できます。この接続により、サーバーはブロックがローカルにアクセスされたボリュームであるかのようにブロックにアクセスできます。また、SAN上に複数のディスク・アレイを構成することも、複数のサーバーをSANに接続することもできます。

SANは、多くの要素またはレイヤーで構成されています。1つはホスト層で、ホスト・バス・アダプター（HBA）カードを介してデータ・ネットワークに接続されるネットワーク・オペレーティング・システムを実行するサーバーで構成されます。HBAカードはケーブルを使用してストレージ・ネットワークに接続されます。

ホスト層は、SANスイッチ、ルーター、プロトコル・ブリッジ、ゲートウェイ・デバイス、ケーブルなどのデバイスの集合であるファブリック層に接続されます。ファブリック層は、ディスクドライブ、磁気テープ、光メディアなどの物理ストレージデバイスで構成されるストレージ層とやり取りします。

ブロック・ストレージ自体は冗長性という形式ではあまりメリットがないため、RAIDアレイは、基幹業務のブロック・ストレージ実装において重要な考慮事項です。RAID（Redundant Array of Independent Disks）は、データを2つ以上のドライブに書き込むことでデータを保護します。1つのディスクに障害が発生した場合、通常、ユーザーが中断を意識することなく、他のディスク上の情報によってそのディスクを置き換えることができます。

従来のベンダー中心のSANソリューションに代わるオープンソースの代替は増加傾向にあり、確立されたプロジェクトが機能を改善・追加し続ける一方で、新しいプロジェクトがほぼ毎日登場しています。オープンソースプロジェクトであるFreeNASは、ブロック・ストレージとソフトウェア定義RAIDの両方を提供しています。Openfilerは、ブロック・ストレージとRAIDのサポートを含むオープンソース・ストレージ・ソリューションの1つです。

オープンソースはストレージ分野で大きな可能性を示していますが、成功を保証するには専門知識が必要です。そのため、今日のストレージ管理者はサポートとサービスにベンダーを必要とすることになります。

Block Storage as a Service（BSSaaS）は、Enterprise StaaS（ESaaS）というはるかに大きなカテゴリに分類されます。ESaaS内では、クラウド・ベースのストレージを探している場合、データ・ストレージのニーズを満たすために、ブロック、ファイルまたはオブジェクト・ストレージから選択できます。そのほとんどで、ESaaSを利用する場合、ユーザーはIaaSまたはPaaSソリューションを選択し、アプリケーションとサーバーをクラウドに直接デプロイする必要もあります。

ストレージに関しては、需要に応える能力が重要です。ストレージの消費量は指数関数的に増加しています。ブロック・ストレージは計算リソースから独立しているため、スケールアウトに必要なのは、ESaaSプロバイダーを使用して追加のブロック・ストレージ・ボリュームを作成することだけです。

ハイブリッドクラウド・アプローチを採用している企業の場合、スケール・アウトには追加のハード・ディスク・ドライブまたはRAIDアレイの購入が必要になることがありますが、スケール・アウトの実際のプロセスはほぼ変わりません。追加のブロック・ストレージ・ボリュームをプロビジョニングすることは、使用可能なストレージ量を増やすための主な要件です。スケールとブロック・ストレージの詳細はこちら。