Was ist Blockspeicher?

Ich weiß, dass Sie Ihre Kalender blockiert haben, um hier nachzusehen und unseren wöchentlichen Blog über Speicherformate zu lesen, richtig? Nun, nur für den Fall, dass Sie es nicht getan haben, sollten Sie sich den einführenden Artikel der letzten Woche ansehen, der alle Grundlagen von Dateispeicher abdeckt. Der Blog dieser Woche handelt von Blockspeicher, einem etwas nuancierteren Format als Datei- und Objektspeicher, aber nicht weniger attraktiv.

Teil 2. Was ist Blockspeicher?

Blockspeicher ist ein Speicherformat, das jedes Volume als separate Festplatte behandelt. Die Konfiguration liegt in der Verantwortung des Speicheradministrators. Deshalb wird es „Block“ genannt: Es organisiert und strukturiert die Daten als Blöcke mit fester Größe. Jeder Block wird mit Metadaten versehen, die als seine eindeutige Adresse dienen. Interessant am Blockspeicher ist, dass er nicht auf eine Umgebung beschränkt ist: Sie können mehrere Blöcke in einer Umgebung und den Rest in einer anderen speichern.

Blockspeicher wird über spezielle Software betrieben und verwaltet, die von den Speichermedien getrennt ist. Dieses Programm steuert, wie Blöcke auf dem Speicherplatz zugewiesen und organisiert werden. Die Abrufoption ist ebenfalls Teil seiner Funktionalität, da diese Software eindeutige Identifikatoren verwendet, um die benötigten Blöcke zu lokalisieren und sie nach Bedarf des Benutzers in Dateien zu sortieren. Der traditionellste Weg, solche Verwaltungsprogramme zu betreiben und zu steuern, besteht darin, ein Serverbetriebssystem zu verwenden, um Blockgeräte mit einem Dateisystem zu formatieren. Benutzer können auf Blockspeichervolumes über Protokolle wie NVMe-oF, NVMe über TCP, Fiber Channel über Ethernet (FCoE) oder iSCSI zugreifen. Darüber hinaus sind direkt angeschlossener Speicher, Laufwerke und Server-RAID ebenfalls Blockspeichergeräte.

Vorteile & Nachteile von Blockspeicher

Heute ist Blockspeicher eine recht beliebte Lösung für viele Umgebungen. Das ist nicht überraschend, wenn man einige seiner Vorteile betrachtet. Natürlich hat es auch Nachteile.

Vorteile:

• Hohe Leistung: Der Zugriff auf Blockspeicher mit Hochleistungsprotokollen ist perfekt für leistungsstarke, geschäftskritische Anwendungen. Praktisch garantiert es eine hohe I/O-Leistung mit niedriger Latenz als das Sahnehäubchen. Die am häufigsten angewandte Nutzung ist eine Hochleistungsalternative zum Dateispeicher, die überwiegend in SAN-Umgebungen verwendet wird.
• Zuverlässigkeit: Blockspeicher hat im Allgemeinen eine niedrige Ausfallrate, da Datenblöcke in eigenständigen Einheiten gespeichert werden. Eine Organisation kann Daten im Falle eines Ausfalls schnell von Sicherungsmedien wiederherstellen.
• Inkrementelle Modifikationen: Eine der wertvollsten Eigenschaften von Blockspeicher in praktischen Begriffen ist, dass er leicht zu modifizieren ist. Innerhalb einer Blockspeicherumgebung können Dateien geändert werden, ohne dass vorhandene Daten entfernt werden müssen, wie es bei einem Dateispeichersystem der Fall gewesen wäre. Dementsprechend können Blöcke beliebigen Operationen unterzogen werden, einschließlich Ersetzen, Löschen oder Einfügen. Mit anderen Worten, wenn Sie einen Block ändern möchten, müssen Sie keinen neuen erstellen. Erstellen Sie einfach eine andere Version.

Nachteile:

• Servergebunden: Das Blockspeichersystem ist normalerweise an den Server gebunden, was es unmöglich macht, gleichzeitig von anderen Servern darauf zuzugreifen. Sie können natürlich eine Software, die das löst, oben drauflegen. Leider beseitigt dies nicht die Unannehmlichkeiten, da es zusätzlichen Druck auf das System insgesamt ausübt, was die Leistung beeinträchtigt.
• Begrenzte Metadaten: Im Gegensatz zu Datei- oder Objektspeicher haben Blockspeichervolumes fast keine Metadaten. Es ist nicht schwer sich vorzustellen, wie schlecht sich dies auf Operationen auswirken kann, bei denen die Verwendung von Metadaten entscheidend ist, wie z.B. bei Suche und Abruf. In einer Blockspeicherumgebung muss eine Anwendung viele Blöcke durchlaufen, um bei der Suche erfolgreich zu sein. Bestimmte Dateisysteme wie ZFS oder Btrfs können jedoch Metadatenfunktionen bereitstellen, um die Datenintegrität zu erhöhen.
• Schwer zu finanzieren: Blockspeicher ist zwar leistungsfähig und zuverlässig, benötigt jedoch SANs, die teuer sind. Ein solches Speicherarray erfordert einige größere finanzielle Aufwendungen, ganz zu schweigen von professioneller und regelmäßiger Wartung. Selbst ein großes Unternehmen könnte feststellen, dass die Unterstützung und Wartung von Blockspeicher nicht so leicht zu finanzieren ist.

Anwendungsfälle für Blockspeicher

Schneller und leistungsfähiger Blockspeicher findet viel Anerkennung. Hier sind einige mögliche Anwendungsfälle:

• Datenbankspeicher: Geschwindigkeit, Leistung und Zuverlässigkeit. Das sind die Gründe, die Blockspeicher in der Nutzung für Datenbanken und als gute Unterstützung für Unternehmensanwendungen hervorragend machen. Datenblöcke sind auch einfach zu modifizieren, was dies zu einer guten Wahl für häufig aktualisierte Dateien macht.
• Server-Speicher: Blockspeichersysteme verteilen Daten über mehrere Volumes. Ein blockbasiertes Speichervolume ist einfach zu erstellen und zu formatieren. Es ist perfekt geeignet, um als Backend-Speicher für ein virtualisiertes System zu fungieren. Sie können mehrere VMs erstellen, indem Sie einen Bare-Metal-Server an diesem Block anschließen. Viele Unternehmen verwenden häufig Blockspeicher, um VMFS-Volumes im gesamten Unternehmen bereitzustellen.
• E-Mail-Server: Organisationen wählen oft hochleistungsfähige und zuverlässige Blockspeichertechnologie als Standardoption zur Speicherung von E-Mails.

Und damit wurde das grundlegende Verständnis von Datei- und Blockspeicherformaten gelegt. Wir hoffen, dass Sie das Wiederbesuchen dieser Speicherarten ebenso erfrischend fanden wie wir. Mit einem letzten Blog in der Reihe werden wir nächste Woche über das Neueste der drei (und unser persönlicher Favorit ?) Objektspeicher sprechen.