Blokowa pamięć masowa

menu icon

Blokowa pamięć masowa

W tym przewodniku omówiono podstawy blokowej pamięci masowej — typu pamięci masowej używanej do przechowywania plików danych w sieciach SAN lub na platformach chmurowych.

Czym jest blokowa pamięć masowa?

Blokowa pamięć masowa, nazywana czasami pamięcią masową na poziomie bloków, jest technologią wykorzystywaną do przechowywania plików danych w sieciach SAN (Storage Area Network) lub środowiskach pamięci masowej w chmurze. Programiści preferują blokową pamięć masową w przypadku obliczeń, w których wymagany jest szybki, wydajny i niezawodny transport danych.

Blokowa pamięć masowa dzieli dane na bloki, a następnie zapisuje je jako osobne elementy, z których każdy posiada unikalny identyfikator. Sieć SAN umieszcza te bloki danych w miejscach, które zapewniają największą wydajność. Oznacza to, że może ona przechowywać te bloki w różnych systemach, a każdy blok może być skonfigurowany (lub partycjonowany) do pracy z różnymi systemami operacyjnymi.

Blokowa pamięć masowa oddziela również dane od środowisk użytkowników, umożliwiając rozmieszczenie danych w wielu środowiskach. Powoduje to utworzenie wielu ścieżek do danych i pozwala użytkownikowi na ich szybkie pobieranie. Gdy użytkownik lub aplikacja żąda danych z systemu blokowej pamięci masowej, bazowy system pamięci masowej ponownie zestawia bloki danych i udostępnia dane użytkownikowi lub aplikacji.

Blokowa, obiektowa i plikowa pamięć masowa

Blokowa pamięć masowa nie jest jedynym rozwiązaniem w świecie przechowywania danych. Programiści korzystają również z innych systemów, takich jak obiektowa i plikowa pamięć masowa. Chociaż ostatecznym celem każdej z nich jest dostarczanie danych użytkownikom i aplikacjom, każda z tych metod przechowywania i pobierania danych działa w inny sposób.

Obiektowa pamięć masowa

Obiektowa pamięć masowa, nazywana również pamięcią masową opartą na obiektach, dzieli pliki danych na elementy nazywane obiektami. Następnie zapisuje te obiekty w jednym repozytorium, które może być rozmieszczone w wielu systemach sieciowych.

W praktyce aplikacje zarządzają wszystkimi obiektami, eliminując konieczność stosowania tradycyjnego systemu plików. Każdy obiekt otrzymuje unikalny identyfikator, który jest używany przez aplikacje do identyfikowania tego obiektu. Każdy z nich przechowuje również metadane — informacje o plikach zapisanych w obiekcie.

Jedną z istotnych różnic między obiektową i blokową pamięcią masową jest sposób obsługi metadanych. W obiektowej pamięci masowej metadane można dostosować w taki sposób, aby zawierały dodatkowe, szczegółowe informacje na temat plików danych przechowywanych w obiekcie. Na przykład metadane dołączone do pliku wideo mogą informować o miejscu, w którym nagrano ten film, rodzaju kamery użytej do jego zarejestrowania, a nawet o tym, jakie obiekty zostały uchwycone na poszczególnych klatkach. W blokowej pamięci masowej metadane są ograniczone do podstawowych atrybutów plików.

Blokowa pamięć masowa najlepiej sprawdzi się w przypadku plików statycznych, które nie są często zmieniane, ponieważ każda zmiana pliku powoduje utworzenie nowego obiektu.

Aby uzyskać więcej informacji na temat obiektowej pamięci masowej, przeczytaj dokumentację „Obiektowa pamięć masowa: kompletny przewodnik” i obejrzyj film „Czym jest blokowa pamięć masowa?”.

IBM Cloud Object Storage: rozwiązanie stworzone dla biznesu (04:10)

Plikowa pamięć masowa

Plikowa pamięć masowa, nazywana również pamięcią masową na poziomie plików lub pamięcią masową opartą na plikach, jest zwykle powiązana z technologią NAS (Network Attached Storage). NAS udostępnia użytkownikom i aplikacjom pamięć masową z wykorzystaniem tej samej koncepcji, co tradycyjny sieciowy system plików. Innymi słowy, użytkownik lub aplikacja otrzymuje dane za pomocą drzew katalogów, folderów i pojedynczych plików. Funkcja ta działa podobnie jak lokalny dysk twardy. Jednakże NAS lub sieciowy system operacyjny (Network Operating System — NOS) obsługują prawa dostępu, udostępnianie plików, blokowanie plików i inne mechanizmy kontroli.

Plikowa pamięć masowa może być bardzo łatwa do skonfigurowania, ale dostęp do danych jest ograniczony przez pojedynczą ścieżkę do danych, co może wpływać na wydajność w porównaniu z blokową i obiektową pamięcią masową. Dodatkowo plikowa pamięć masowa działa tylko z popularnymi protokołami na poziomie plików, takimi jak NTFS (New Technology File System) dla systemu Windows i NFS (Network File System) dla systemu Linux. Może to utrudnić korzystanie z niej w różnych systemach.

Aby zgłębić temat plikowej pamięci masowej, przejrzyj dokumentację „Plikowa pamięć masowa: kompletny przewodnik”.

W poniższym filmie Amy Blea przedstawia przegląd różnych typów pamięci masowej i przypadki ich użycia:

Blokowa pamięć masowa a plikowa pamięć masowa (04:03)

Przykłady

Blokowa pamięć masowa umożliwia tworzenie surowych woluminów pamięci masowej, z którymi mogą się łączyć systemy operacyjne oparte na serwerze. Te surowe woluminy można traktować jako pojedyncze dyski twarde. Umożliwia to wykorzystanie blokowej pamięci masowej do niemal każdego rodzaju zastosowań, w tym na potrzeby przechowywania plików, baz danych i woluminów systemu plików maszyny wirtualnej (VMFS).

Weźmy na przykład pod uwagę wdrażanie maszyn wirtualnych w całym przedsiębiorstwie. W przypadku blokowej pamięci masowej można łatwo utworzyć i sformatować wolumin pamięci masowej oparty na blokach, aby przechowywać w nim system plików VMFS. Serwer fizyczny może następnie przyłączyć się do tego bloku, tworząc wiele maszyn wirtualnych. Co więcej, utworzenie woluminu opartego na blokach, zainstalowanie systemu operacyjnego i przyłączanie się do tego woluminu umożliwia użytkownikom współużytkowanie plików przy użyciu rodzimego systemu operacyjnego.

Aby dowiedzieć się więcej o maszynach wirtualnych, zapoznaj się z dokumentacją „Maszyny wirtualne: kompletny przewodnik”.

Wdrożenia w chmurze prywatnej to kolejne doskonałe zastosowanie blokowej pamięci masowej. Aby zgłębić temat chmur prywatnych i blokowej pamięci masowej, zapoznaj się z wyjaśnieniem IBM Garage dotyczącym wirtualizacji w celu rozszerzenia zwirtualizowanej chmury prywatnej za pomocą blokowej i plikowej pamięci masowej.

Blokowa pamięć masowa i kontenery

Nieodłączna elastyczność blokowej pamięci masowej sprawia, że jest ona idealna dla kontenerów. Kontenery oddzielają aplikacje od systemów operacyjnych, podobnie jak wirtualizacja oddziela systemy operacyjne od fizycznego sprzętu. Dzięki blokowej pamięci masowej można szybko zdefiniować i uruchomić kontenery.

Konteneryzacja, w której wiele kontenerów jest zharmonizowanych w środowisku korporacyjnym, korzysta z szybkości blokowej pamięci masowej i natywnej zdolności pojedynczego hosta do podłączenia wielu bloków.

Aby uzyskać dodatkowe informacje na temat sposobu, w jaki blokowa pamięć masowa może wspierać konteneryzację, należy zapoznać się z informacjami dotyczącymi kontenerów i trwałej pamięci masowej.

Aby uzyskać kompleksowy przegląd kontenerów i konteneryzacji, zapoznaj się z dokumentacją „Kontenery: kompletny przewodnik” oraz „Konteneryzacja: kompletny przewodnik”.

Sieci SAN

Programiści często wdrażają blokową pamięć masową przy użyciu sieci SAN (Storage Area Network). Sieć SAN jest siecią komputerową, która zapewnia dostęp do pamięci masowej. Sieci SAN udostępniają blokową pamięć masową innym systemom sieciowym w taki sposób, jakby te bloki były urządzeniami podłączonymi lokalnie. Na przykład serwer może podłączyć się z siecią SAN za pomocą połączenia z siecią danych — takiego jak Fibre Channel, Internet Small Computer System Interface (iSCSI) lub Infiniband — i uzyskać dostęp do bloku tak, jakby był to wolumin z dostępem lokalnym. Można również skonfigurować wiele macierzy pamięci masowej w sieci SAN, a także podłączyć wiele serwerów do sieci SAN.

Sieć SAN składa się z wielu elementów — warstw. Pierwsza z nich to warstwa hosta, która składa się z serwera (obsługującego sieciowy system operacyjny) podłączonego do sieci danych za pośrednictwem karty adaptera magistrali hosta połączonej z siecią pamięci masowej za pomocą kabla. Warstwa hosta jest połączona z warstwą infrastruktury, będącą zestawem urządzeń, takich jak przełączniki SAN, routery, mosty protokołów, urządzenia bramy i kable. Warstwa infrastruktury współdziała z warstwą pamięci masowej, która składa się z urządzeń fizycznej pamięci masowej, takich jak napędy dyskowe, taśmy magnetyczne i nośniki optyczne.

Aby uzyskać więcej informacji na temat technologii SAN, pobierz dokument „Wprowadzenie do sieci SAN”.

Macierze RAID

Blokowa pamięć masowa sama w sobie nie zapewnia istotnego poziomu nadmiarowości, co sprawia, że macierze RAID są ważnym elementem każdej implementacji blokowej pamięci masowej o newralgicznym znaczeniu dla działalności przedsiębiorstwa. Macierz RAID (nadmiarowa macierz niezależnych dysków) zabezpiecza dane, zapisując je na co najmniej dwóch napędach. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, informacje zapisane na innych dyskach mogą go zwykle zastąpić, przy czym użytkownicy nie odczują przerw w pracy.

Aby dowiedzieć się więcej na temat technologii RAID, zapoznaj się z sekcją „Macierze dyskowe”.

Open Source

Alternatywy typu Open Source dla tradycyjnych, skoncentrowanych na producentach rozwiązań SAN cieszą się rosnącą popularnością. Nowe projekty pojawiają się niemal codziennie, a te już istniejące są wciąż udoskonalane i wzbogacane o nowe funkcje. Projekt Open Source FreeNAS oferuje zarówno blokową pamięć masową jak i zdefiniowaną programowo macierz RAID. Openfiler jest kolejnym rozwiązaniem typu Open Source dla pamięci masowej, które obejmuje wsparcie dla blokowej pamięci masowej i macierzy RAID.

Choć rozwiązania typu Open Source w obszarze pamięci masowych są bardzo obiecujące, wymagają specjalistycznej wiedzy, aby zagwarantować sukces, co z kolei oznacza, że obecni administratorzy pamięci masowej będą musieli zwrócić się do dostawców w celu uzyskania wsparcia i usług.

Blokowa pamięć masowa jako usługa

Blokowa pamięć masowa jako usługa (BSSaaS) należy do znacznie szerszej kategorii korporacyjnej pamięci masowej jako usługi (ESaaS), w ramach której osoby poszukujące pamięci masowej opartej w chmurze mogą wybierać spośród blokowej, plikowej i obiektowej pamięci masowej, aby zaspokoić potrzeby firmy związane z przechowywaniem danych. W większości przypadków, pracując w modelu ESaaS, użytkownicy muszą również wybrać rozwiązanie IaaS lub PaaS i wdrożyć aplikacje oraz serwery bezpośrednio w chmurze.

Jak skalować blokową pamięć masową

Zdolność do zaspokojenia popytu ma decydujące znaczenie, jeśli chodzi o pamięć masową. Wykorzystanie pamięci masowej rośnie w tempie wykładniczym. Ponieważ blokowa pamięć masowa jest niezależna od zasobów obliczeniowych, skalowanie nie wymaga niczego więcej poza tworzeniem dodatkowych woluminów blokowej pamięci masowej u dostawcy ESaaS.

W przypadku przedsiębiorstw korzystających z chmury hybrydowej skalowanie może wymagać zakupu dodatkowych dysków twardych lub macierzy RAID, ale sam proces skalowania pozostaje stosunkowo taki sam. Udostępnianie dodatkowych woluminów blokowej pamięci masowej jest podstawowym wymogiem zwiększenia ilości dostępnej pamięci masowej. Dowiedz się więcej o skalowaniu i blokowej pamięci masowej.

Blokowa pamięć masowa i IBM

IBM Cloud Block Storage pomaga partnerom, przedsiębiorstwom i organizacjom w zaspokajaniu potrzeb w dziedzinie blokowej pamięci masowej, oferując wydajność lokalnych dysków opartych na pamięci flash z trwałością i wytrzymałością sieci SAN, konfigurowalne operacje wejścia/wyjścia oraz przewidywalny model płatności.

Dowiedz się więcej o rozwiązaniu IBM Cloud Block Storage, w tym o jego licznych funkcjach i możliwościach.

Zarejestruj się, aby uzyskać identyfikator IBMid i załóż konto w IBM Cloud.