Block Storage
Blockspeicher ist ein Ansatz zur Datenspeicherung, bei dem jedes Speicher-Volume wie eine einzelne Festplatte fungiert, die vom Speicheradministrator konfiguriert wird. Beim Blockspeichermodell werden die Daten in Blöcken fester Größe auf dem Speichermedium gespeichert. Jeder Block ist mit einer eindeutigen Adresse verknüpft, und die Adresse ist die einzige Metadateninformation, die jedem Block zugeordnet ist.
Um den Blockspeicher zu verwalten, steuert ein von den Speichermedien unabhängiges Softwareprogramm, wie die Blöcke auf den Speicherlaufwerken platziert und organisiert werden. Die Software kümmert sich auch um das Abrufen der Daten, indem sie die Metadaten verwendet, um die gewünschten Blöcke zu finden und dann die darin enthaltenen Daten in vollständigen Dateien zu organisieren.
Speicherblöcke werden vom serverbasierten Betriebssystem gesteuert und der Zugriff erfolgt in der Regel über die Protokolle iSCSI, Fibre Channel oder Fibre Channel over Ethernet (FCoE). Blockspeicher ist ideal für leistungsstarke, unternehmenskritische Anwendungen, die eine konsistente E/A-Leistung und geringe Latenzzeiten erfordern, und wird häufig in SAN-Umgebungen (Storage Area Network) anstelle von Dateispeichern (File Storage) eingesetzt.
Da der Blockspeicher in vielen Unternehmensanwendungen eine wichtige Rolle spielt, bieten einige Cloud-Anbieterzusätzlich zu ihren Objektspeicherdiensten auch Blockspeicherdienste an. Beliebte Blockdienste in der Cloud sind AWS Elastic Block Storage, Google Cloud Persistent Disks und Rackspace Cloud Block Storage (Stand 2017).
Anwendungsfälle für Blockspeicher
Block-Storage wurde bisher hauptsächlich vor Ort, also am Lokalen Standort, eingesetzt, um geschäftskritische und datenintensive Workloads zu unterstützen. Dies scheint sich jedoch zu ändern. Unternehmen wenden sich zunehmend der Cloud für Blockspeicher zu, da sie nach effizienteren und flexibleren Möglichkeiten zur Unterstützung ihrer Workloads suchen.
Da Blockspeicher-Volumes wie einzelne Festplatten behandelt werden, eignet sich dieser Ansatz gut für die Speicherung einer Vielzahl von Anwendungen:
- E-Mail-Server wie Microsoft Exchange nutzen Blockspeicher anstelle von datei- oder netzwerkbasierten Speichersystemen.
- RAID-Arrays sind ebenfalls ein Hauptanwendungsfall für Blockspeicher. Bei RAID werden mehrere unabhängige Festplatten zum Schutz der Daten und zur Leistungssteigerung kombiniert. Die Fähigkeit des Blockspeichers, individuell kontrollierte Speicher-Volumes zu erstellen, macht ihn zu einer guten Wahl für RAID.
- Dateisysteme für virtuelle Maschinen sind ein weiterer häufiger Anwendungsfall für Blockspeicher. Virtualisierungsanbieter wie VMware unterstützen Blockspeicherprotokolle, die die Migrationsleistung verbessern und die Skalierbarkeit erhöhen können. Die Verwendung eines SANs für Blockspeicher unterstützt auch die Verwaltung von virtuellen Maschinen (VMs), da nicht standardisierte SCSI-Befehle geschrieben werden können.
Block- vs. Dateispeicher
Obwohl die Verwendung von Blockspeicher Vorteile bietet, gibt es auch Alternativen, die für bestimmte Organisationen oder Verwendungszwecke besser geeignet sein können. Zwei Optionen stechen hervor, wenn es um die Gegenüberstellung mit Blockspeicher geht: Dateispeicher und Objektspeicher.
Wenn Einfachheit das Ziel ist, kann Dateispeicherung gegenüber Block-Level-Storage den Sieg davontragen. Blockspeicher sind zwar in der Regel komplexer und teurer als Dateispeicher, aber sie sind auch flexibler und bieten eine bessere Leistung.
Dateispeicher bieten einen zentralen, hochverfügbaren Speicherort für Dateien und sind im Allgemeinen kostengünstiger als Blockspeicher. Dateispeicher verwenden Metadaten und Verzeichnisse, um Dateien zu organisieren, was sie zu einer praktischen Option für Unternehmen macht, die einfach große Datenmengen speichern möchten.
Die relativ einfache Bereitstellung von Dateispeichern macht sie zu einem brauchbaren Werkzeug für die Datensicherung, und die niedrigen Kosten und die einfache Organisation können für die lokale Archivierung hilfreich sein. Die gemeinsame Nutzung von Dateien (File Sharing) innerhalb eines Unternehmens ist eine weitere häufige Anwendung für die File Storage.
Die Einfachheit des File Storage kann aber auch ihr Nachteil sein. Sie ist zwar hierarchisch organisiert, aber je mehr Dateien hinzugefügt werden, desto schwieriger und mühsamer wird es, den Speicher zu durchsuchen. Wenn Leistung der entscheidende Faktor ist, gewinnen Objekt- oder Block-Level-Speicher gegenüber Dateispeichern.
Block- vs. Objektspeicher
Anstatt Dateien in Rohdatenblöcke aufzuteilen, werden bei der Objektspeicherung Daten als ein Objekt zusammengefasst, das Daten und Metadaten enthält. Speicherblöcke enthalten keine Metadaten, daher kann Objektspeicher in dieser Hinsicht mehr Kontext über die Daten liefern, was bei der Klassifizierung und Anpassung der Dateien hilfreich sein kann. Jedes Objekt hat außerdem eine eindeutige Kennung, was das Auffinden und Abrufen von Objekten im Speicher beschleunigt.
Blockspeicher können erweitert werden, aber Objektspeicher sind im Vorteil, wenn es um Skalierbarkeit geht. Die Skalierung einer Objektspeicherarchitektur erfordert lediglich das Hinzufügen von Knoten zum Speicher-Cluster.
Die Flexibilität und Skalierbarkeit des Objektspeichers mag verlockend sein, aber einige Unternehmen entscheiden sich vielleicht dafür, der Leistung den Vorrang zu geben und wählen Datei- oder Blockspeicher. Während Blockspeicher die Bearbeitung inkrementeller Teile einer Datei erlaubt, müssen Objektspeicher als eine Einheit bearbeitet werden. Wenn ein Teil eines Objekts bearbeitet werden muss, muss auf das gesamte Objekt zugegriffen und es aktualisiert und dann neu geschrieben werden, was sich negativ auf die Leistung auswirken kann.
Sowohl Objekt- als auch Blockspeicher werden im Unternehmen eingesetzt, aber die Anwendungsfälle für Objektspeicher tendieren eher zu Szenarien, die mit großen Datenmengen zu tun haben, zum Beispiel Big Data Storage oder Backup-Archive. Aus diesem Grund tendieren moderne Datenspeicherumgebungen wie die Cloud wohl eher zu objektbasierter Speicherung als zu Datei- und Blockspeicheroptionen. Allerdings werden die individuellen Bedürfnisse immer der ausschlaggebende Faktor dafür sein, welche Form der Speicherung verwendet wird.
Warum Blockspeicher relevant sind
Da große Anbieter wie Dell EMC und Amazon mit Blockspeicherprodukten an Bord sind, wird diese Technologie in absehbarer Zukunft eindeutig unterstützt werden. Es gibt zwar Vor- und Nachteile bei der Verwendung, aber viele der negativen Aspekte lassen sich auf Funktionen zurückführen, die besser von einem anderen Speichersystem bereitgestellt werden. Diese Anforderungen können von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich sein, und während Datei- oder Objektspeicher für einige Fälle besser geeignet sind, ist Blockspeicher für andere wahrscheinlich die richtige Wahl.
Wenn eine Organisation die Cloud einbeziehen möchte, dann wird sie Blockspeicher als einen gemeinsamen Partner für Cloud Computing finden.
Der Hauptnachteil von SAN-Umgebungen, in denen Blockspeichersysteme am häufigsten zu finden sind, sind die Kosten und die Komplexität, die mit dem Aufbau und der Verwaltung der Umgebung verbunden sind. Solange Unternehmen bereit sind, diese Hindernisse auf sich zu nehmen, werden SAN-Umgebungen eine praktikable Option bleiben. Da heute virtuelle und konvergente SAN-Optionen auf dem Markt sind, werden SAN-Arrays und damit auch Blockspeicher wahrscheinlich weiterhin wachsen und die Bedürfnisse der Kunden erfüllen.
