Ожидается, что рынок блочных хранилищ к 2030 году достигнет $65,4 млрд и за восемь лет вырастет почти вшестеро. Интерес к этому типу хранения обусловлен его эффективностью и высокой скоростью доступа к информации, что принципиально важно для приложений, критичным к задержкам доступа. Разбираемся, что собой представляет блочное хранение данных, чем отличается от других подходов к хранению и где используется.
- Что такое блочное хранилище простым языком
- Преимущества блочного хранилища
- Недостатки блочного хранилища данных
- Чем блочное хранение отличается от файлового и объектного
- Когда есть смысл использовать блочную систему хранения
- Блочное хранение и SAN
Что такое блочное хранилище простым языком
В блочном хранилище данные разделены на блоки одинакового размера и управляются напрямую операционной системой. Именно через нее пользователи получают доступ к блокам так, словно это отдельные накопители. Это так низкоуровневый вид доступа к дискам, которые установлены непосредственно на сервере, без использования промежуточных преобразований и вмешательств в данные. Такой подход повышает гибкость хранения данных разных типов: от файлов и БД до томов виртуальных машин. Для поиска блоков используется уникальный идентификатор ID с записанным в него адресом.
Преимущества блочного хранилища
Широкие возможности блочной системы хранения данных делают ее востребованной в самых различных сценариях. Особенно привлекают такие ее особенности:
- Простота модификации данных. Делать это можно с какой угодно частотой без ущерба для производительности, при этом менять приходится не весь файл, а лишь те блоки, которые подлежат модификации.
- Продуктивность. Блочное хранение характеризуется высокими значениями IOPS — скоростью выполнения операций ввода-вывода в секунду. Это позволяет быстро получать доступ для чтения, редактирования и выполнения любых других операций.
- Масштабируемость. Если объемы хранимой информации вырастут, можно легко добавить новые тома и расширить дисковое пространство.
- Простота использования. С блочным хранилищем данных можно одновременно работать из разных сред (например, из Windows и Linux), включая серверные ОС.
- Гибкость. Объединенные в блоки данные легко перемещать между отдельными серверами, что исключает жесткую зависимость от конкретной IT-инфраструктуры. Кроме того, разделенное на блоки дисковое пространство могут одновременно использовать несколько различных серверов.
- Высокая контролируемость. При необходимости можно группировать отдельные блоки для повышения производительности, размещать их на быстрых дисках SSD «горячие» данные, а для «холодных» использовать медленные HDD.
Блочное хранение предлагают лидеры рынка облачных услуг — это AWS Elastic Block Storage, Azure Premium Storage и Google Persistent Disks.
Недостатки блочного хранилища данных
У блочной системы хранения есть свои минусы:
- Слабые возможности работы с метаданными. Если возникает необходимость их добавить или обработать дополнительную информацию, сделать это можно будет только на уровне приложения или базы данных.
- Сложность управления. По сравнению с хранилищами других типов могут потребоваться дополнительные усилия и возникнуть сложности в настройке и управлении.
- Высокая стоимость. Цена аренды или организации собственного блочного хранилища будет выше, чем у других типов хранилищ, преимущественно из-за необходимости использовать дорогостоящее оборудование.
Чем блочное хранение отличается от файлового и объектного
Среди облачных систем хранения различают такие типы: блочного хранилища в облаке, файловое хранилище и объектное хранилище. У каждого из них свой подход к хранению информации и организации доступа к ней.
Файловые хранилища хранят информацию в виде стандартных файлов и папок. Это дешевле и в какой-то степени удобнее, чем разбивать данные на блоки, а привычная иерархия логична и понятна, если требуется обрабатывать большие объемы данных. Однако файловое хранилище сильно ограничивает возможности для быстрого поиска по мере увеличения количества папок и файлов, поэтому оно не востребовано там, где нужен быстрый доступ к данным.
Объектные хранилища не поддерживают иерархическую систему и содержат данные в неструктурированном виде, при этом каждому объекту присваивается свой адрес, который служит уникальным идентификатором. У каждого объекта может быть большое количество разнообразных метаданных, описывающих его содержание. Например, для фотографии это разрешение, место, время съемки и другая подобная информация. Объектные хранилища легко масштабируются — вплоть до работы с петабайтами данных — и стали стандартом для многих онлайн-сервисов (Facebook, Dropbox).
Когда есть смысл использовать блочную систему хранения
Блочные системы хранения предпочитают использовать глобальные центры хранения данных благодаря эффективному и надежному хранению, что принципиально важно для корпоративных клиентов. Блочное хранилище данных будет лучшим выбором там, где необходимо существенно ускорить работу с данными, сократить задержки доступа к данным через сети хранения данных SAN, обеспечить повышенную продуктивность и отказоустойчивость хранения. Прежде всего речь идет о серверах баз данных, транзакционных данных и тех, с которыми работают критически важные для бизнеса приложения. В виртуальных машинах блочное хранилище можно использовать для снапшотов (моментальных снимков системы) и образов. Например, виртуальные машины, созданные в среде VMware, также работают с блочным хранилищем на сервере.
Комментарий эксперта Colobridge:
«Блочные СХД зачастую применяются как хранилища, на базе которых строят частные облака. Данный вид хранилища отлично для этого подходит по своей отказоустойчивой архитектуре — его нет необходимости резервировать и реплицировать. В отличие от SDS-решений, его можно очень быстро и просто масштабировать, не затрагивая при этом конфигурацию вычислительных нод. Используя SAN-сеть, данный сторедж можно одновременно презентовать всем нодам вычислительного кластера, организовав таким образом хранилище для размещения отказоустойчивых виртуальных машин, после чего миграция данных между нодами не требует долгого копирования данных между нодами виртуализации».
Блочное хранение и SAN
SAN (Network Attached Storage, она же сеть хранения данных) представляет собой популярное архитектурное решение, в которое внешние накопители (дисковые массивы, оптические приводы, ленточные библиотеки и другие) подключаются к серверу напрямую так, что установленная на нем операционная система видит их как локальные ресурсы. Именно за счет SAN, которая ведет себя как один огромный локальный диск, обеспечивается доступ к отдельным блокам через протоколы Fibre Channel или его «младшего брата», протокол iSCSI, который является более экономичной альтернативой и может быть построено на базе существующей сетевой альтернативе. Однако хорошую производительность невозможно получить без специальных адаптеров, поэтому в ряде случаев нет смысла заменять FC на ISCSI из-за отсутствия видимого экономического эффекта.
SAN используют для повышения надежности хранения и быстрого доступа к данным, причем обе задачи успешно решаются именно благодаря блочному хранилищу, ведь в этом случае можно взаимодействовать с отдельными блоками или их группами напрямую, минуя ОС и файловую систему.
Комментарий эксперта Colobridge:«SAN-сеть позволяет использовать одновременно несколько СХД. Это может быть полезным с финансовой точки зрения: более дешевые медленные стореджи использовать для архивов и бэкапов, более дорогие и производительные — для высоких нагрузок. Блочное устройство хранения может быть приобретено для размещения на колокацию, взято в аренду, либо, наиболее частый случай, использовано по сервисной модели BaaS. Таким образом клиент может получить гибридное облако с выделенными вычислительными ресурсами и хранилищем, доступным по сервисной модели, которое будет масштабироваться быстро и эластично, максимально соответствуя поставленным бизнес задачам».
Получить консультацию по использованию быстрого и надежного блочного хранилища данных можно у специалистов компании Colobridge. Они обладают необходимой IT-экспертизой и опытом в реализации клиентских проектов любой сложности и содержания.
