區塊儲存

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區塊儲存

本指南將涵蓋區塊儲存的基本概念,這是在「儲存區域網路 (SAN)」或雲端平台上用於儲存資料檔案的一種儲存。

何謂區塊儲存?

區塊儲存,有時稱為區塊層儲存,是「儲存區域網路 (SAN)」或雲端型儲存環境上用來儲存資料檔案的一種技術。 在需要快速、有效且可靠傳輸資料的運算狀況下,開發人員喜歡使用區塊儲存。

區塊儲存將資料分割成區塊,然後將這些區塊儲存為個別片段,每一個片段都具有唯一 ID。 SAN 會將這些資料區塊放在最有效率的地方。 這表示那些區塊可以儲存在不同的系統上,且每一個區塊都可以配置(或分割)用於不同的作業系統。

區塊儲存也會將資料與使用者環境分開,讓資料散播到多個環境上。 這樣會對資料建立多個路徑,讓使用者快速擷取資料。 當使用者或應用程式從區塊儲存系統要求資料時,基礎儲存系統會重新組合資料區塊,然後將資料呈現給使用者或應用程式。

區塊、物件與檔案儲存

資料儲存領域中,並非只有區塊儲存。 開發人員也使用其他系統,例如物件儲存及檔案儲存。 雖然這些方法的最終目標都是提供資料給使用者和應用程式,但每一種儲存方法儲存和擷取資料的作法有所不同。

物件儲存

物件儲存亦稱為物件型儲存,將資料檔案分解成一些稱為物件的片段。 然後將那些物件儲存在可能跨多個網路系統的單一儲存庫中。

實際上,應用程式管理所有物件,不需要傳統的檔案系統。 每一個物件都具有唯一 ID,供應用程式用來識別物件。 每一個物件都儲存 meta 資料,其儲存在物件中的檔案相關資訊。

物件儲存與區塊儲存之間的一項重要差異在於處理 meta 資料的方式。 在物件儲存中,可以自訂 meta 資料來包含物件中所儲存資料檔的其他詳細資訊。 例如,可以自訂視訊檔隨附的 meta 資料,以指出拍攝影片的地點、使用的攝影機類型,甚至每個鏡頭拍攝的主題。 在區塊儲存中,meta 資料僅限於基本檔案屬性。

區塊儲存最適用於不常變更的靜態檔案,因為檔案的任何變更都會導致建立新的物件。

如需物件儲存的詳細資訊,請參閱「物件儲存:完整指南」及我們的影片「什麼是物件儲存?」

IBM Cloud Object Storage: 專為企業而建置 (04:10)

檔案儲存

檔案儲存亦稱為檔案層次或檔案型儲存,通常與「網路連接儲存 (NAS)」技術相關聯。 NAS 採用與傳統網路檔案系統相同概念,提供儲存給使用者和應用程式。 換言之,使用者或應用程式透過目錄樹狀結構、資料夾及個別檔案來接收資料。 此功能類似本端硬碟。 不過, NAS 或網路作業系統 (NOS) 會處理存取權、檔案共用、檔案鎖定及其他控制。

檔案儲存很容易配置,但資料存取受限於資料的單一路徑,因而影響效能,反而不如區塊或物件儲存。 檔案儲存也只能使用一般檔案層次通訊協定,例如 Windows 的 New Technology File System (NTFS) 或 Linux 的「網路檔案系統 (NFS)」。 這可能會限制不同系統之間的可用性。

如需深入探討檔案儲存,請參閱「檔案儲存:完整指南」。

在下列影片中, Amy Blea 提供不同儲存類型及其使用案例的概觀:

Block Storage vs. File Storage (04:03)

範例

區塊儲存容許建立原始儲存磁區,可供以伺服器為基礎的作業系統連接。 您可以將這些原始磁區視為個別硬碟。 因此,區塊儲存幾乎不限任何用途,包括檔案儲存、資料庫儲存、虛擬機器檔案系統 (VMFS) 磁區等。

例如,在企業中部署虛擬機器。 區塊儲存可讓您輕鬆建立及格式化區塊型儲存磁區,以儲存 VMFS。 然後,實體伺服器可以連接至該區塊,建立多個虛擬機器。 此外,還可以建立區塊型磁區、安裝作業系統及連接至該磁區,讓使用者可以使用該原生作業系統來共用檔案。

若要進一步瞭解虛擬機器,請參閱「虛擬機器:完整指南」。

私有雲部署是區塊儲存的另一種絕妙用途。 若要深入探討私有雲和區塊儲存,請參閱 IBM Garage 說明的虛擬化,指出如何使用區塊儲存及檔案儲存,延伸虛擬化私有雲。

區塊儲存及容器

區塊儲存憑藉其天生的彈性,很適合作為容器。 容器從作業系統中抽離應用程式,很類似虛擬化從實體硬體中抽離作業系統。 區塊儲存可讓您快速定義及啟動容器。

容器化是指在企業環境中編排多個容器,主要受益於區塊儲存的速度,以及單一主機原本就能夠裝載多個區塊。

如需區塊儲存如何支援容器化的其他資訊,請參閱有關容器及持久儲存的說明。

如需容器和容器化的完整概觀,請參閱「容器:完整指南」和「容器化:完整指南」。

儲存區域網路

開發人員通常使用「儲存區域網路 (SAN)」來部署區塊儲存。 SAN 是用於存取資料儲存的電腦網路。 SAN 提供區塊儲存給其他網路系統,這些區塊就如同本端連接的裝置一樣。 例如,伺服器可以使用資料網路連線(光纖通道、網際網路小型電腦系統介面 (iSCSI) 或 Infiniband 等等),連接至 SAN 來存取區塊,而區塊就如同本端存取的磁區一樣。 您也可以在 SAN 上配置多個儲存陣列,還可以將多個伺服器連接至 SAN。

SAN 由許多元素或層組成。 第一個是主機層,由執行網路作業系統的伺服器組成,伺服器透過主機匯流排配接卡連接至資料網路,而配接卡又經由接線連接至儲存網路。 主機層連接至光纖層,光纖層是一群裝置,例如 SAN 交換器、路由器、通訊協定橋接器、閘道裝置及接線。 光纖層與儲存層互動,儲存層由實體儲存裝置組成,例如磁碟機、磁帶或光學媒體。

如需 SAN 技術的詳細資訊,請下載「儲存區域網路簡介」。

RAID 陣列

區塊儲存本身沒有太多備援能力,因此,在任何關鍵任務區塊儲存實作中, RAID 陣列就成為重要的考量。 RAID(獨立磁碟的備用陣列)會將資料寫入兩個或更多磁碟機來保護資料;如果一個磁碟故障,則其他磁碟上的資訊通常可以接手,使用者不會感覺到中斷。

若要進一步瞭解 RAID 技術,請參閱「磁碟陣列」。

開放原始碼

開放原始碼興起,取代傳統以供應商為中心的 SAN 解決方案,幾乎每天都有新的專案出現,而既有的專案仍持續改進並新增功能。 開放原始碼專案 FreeNAS 同時提供區塊儲存和軟體定義的 RAID;Openfiler 是另一個開放原始碼儲存解決方案,支援區塊儲存和 RAID。

雖然開放原始碼在儲存領域中大有可為,但需要專業知識才能保證成功,這意味著現在的儲存管理者需要轉向供應商尋求支援與服務。

區塊儲存即服務

「區塊儲存即服務 (BSSaaS)」屬於更大範疇的企業儲存即服務 (ESaaS),尋求雲端型儲存的使用者可以選擇區塊、檔案或物件儲存,以支援其資料儲存需求。 在大部分情況下,使用 ESaaS 時,使用者也必須選擇 IaaS 或 PaaS 解決方案,並直接在雲端部署應用程式和伺服器。

如何擴充區塊儲存

在儲存方面,絕對要有能力滿足需求。 儲存耗用的速度呈指數型成長。 由於區塊儲存與計算資源無關,若要擴充,只需在 ESaaS 供應商處建立更多區塊儲存磁區即可。

對於使用混合雲方法的企業而言,若要擴充,可能需要購買額外的硬碟或 RAID 陣列,但實際的擴充過程幾乎相同。 供應更多區塊儲存磁區是增加可用儲存數量的基本條件。 進一步瞭解擴充和區塊儲存。

區塊儲存與 IBM

IBM Cloud Block Storage 致力協助合作夥伴、企業及組織滿足其區塊儲存需求,提供快閃記憶體支援的本區磁碟效能,兼具 SAN 持續性及耐用性、可自訂的 IOPs,以及可預測的計費。

進一步瞭解 IBM Cloud Block Storage,包括許多特性和功能

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