Block Storage spielt eine entscheidende Rolle bei der Speicherung von Daten und bietet Unternehmen eine skalierbare und leistungsstarke Lösung für die Virtualisierung und Cloud-Computing. Mit zunehmender Digitalisierung und der steigenden Menge an zu speichernden Daten gewinnt Block Storage immer mehr an Bedeutung.
Virtualisierungstechnologien wie VMware ermöglichen es, mehrere virtuelle Server auf physischer Hardware zu betreiben. Dies führt zu einem großen Bedarf an flexibel zu verteilendem Speicher. Gleichzeitig migrieren viele Unternehmen ihre Infrastruktur und Anwendungen in die Cloud, um Kosten zu sparen und agiler zu werden. Auch Cloud-Plattformen wie Amazon AWS oder Microsoft Azure setzen auf Block Storage, um virtuelle Server und Container unabhängig von physischen Ressourcen dynamisch zu speichern und zu skalieren.
Dieser Artikel erklärt zunächst, was unter Block Storage zu verstehen ist und wie die Technologie funktioniert. Anschließend werden die Unterschiede zu anderen Speichertechnologien wie Datei- oder Objektspeicher beschrieben. Darüber hinaus werden die Vorteile herausgestellt, die Block Storage für die Virtualisierung und Cloud-Nutzung bietet. Abschließend wird auf führende Anbieter von Block Storage Lösungen wie NetApp eingegangen. Das Ziel ist es, dem Leser ein umfassendes Verständnis für diese wichtige Speichertechnologie zu vermitteln und ihre Bedeutung für die moderne IT-Infrastruktur aufzuzeigen.
Beim Block Storage handelt es sich um eine Speichertechnologie, bei der digitale Daten in festgelegte, gleich große Blöcke oder "Storage Blocks" aufgeteilt werden. Jeder dieser Blöcke verfügt über eine eindeutige logische Adresse sowie eine fest definierte Größe, die typischerweise zwischen 512 Byte und 4 KByte liegt.
Diese in feste Blöcke zerlegten Daten werden dann auf Massenspeichermedien wie Festplatten oder Solid State Drives (SSD) unabhängig voneinander abgelegt. Die Unterteilung in Blöcke ermöglicht es, die Daten hardwareunabhängig und flexibel zu verwalten.
Über virtuelle Host-Bus-Adapter (vHBA) und Speicher-Controller können einzelne Blöcke anschließend dynamisch Betriebssystemen oder Virtualisierungs-Containern wie VMware ESXi oder KVM zugewiesen werden. Die virtuellen Systeme adressieren die Blöcke dann mittels der logischen Block-Adressen und greifen direkt auf den Inhalt zu, ohne dass eine Dateisystem-Struktur dazwischengeschaltet ist.
Durch diesen dezentralen Zugriff auf einzelne Blöcke kann Block Storage Speicherressourcen optimal an Anwendungsanforderungen anpassen und beispielsweise virtuellen Maschinen dynamisch weitere Blocks zuordnen, wenn mehr Kapazität oder Performance benötigt wird. Der unabhängige Zugriff auf jeden Block ermöglicht zudem eine hohe Skalierbarkeit und parallele Nutzung der Ressourcen.
In diesem Abschnitt haben wir die Unterschiede zwischen Block Storage vs File Storage sowie Block Storage vs Object Storage beleuchtet.
Der wichtigste Unterschied zwischen Block Storage und Datenspeicher bzw. Objektspeicher ist die Art und Weise, wie auf die gespeicherten Daten zugegriffen wird.
Demgegenüber erfolgt der Zugriff beim Block Storage hardwareunabhängig und ohne übergeordnete Systemstruktur auf einzelne, fest adressierte Blöcke. Jeder Block hat lediglich eine logische Block-Adresse und wird unabhängig von anderen Blöcken verwaltet. Dies ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität und Skalierbarkeit, da einzelne Blöcke frei zwischen Anwendungen und Maschinen verteilt werden können, ohne Rücksicht auf ein Dateisystem oder Objektmodell nehmen zu müssen.
Der Block Storage eignet sich daher besonders für workload-intensive Anwendungen, wie virtualisierte Infrastrukturen oder Datenbanken. Hier kommt es in erster Linie auf hohe IOPS und geringe Latenzen an. Der sehr einfache und hardwarenahe Zugriff auf einzelne Blöcke ermöglicht eine besonders effiziente Nutzung der Storage-Ressourcen. Für File- und Object-Storage sind hingegen Anwendungsfälle mit einer inhärenten File- oder Object-Struktur, wie Dateiserver, Medien-Repositories oder Cloud-Storage geeigneter.
Bei Block Storage werden die Daten zunächst physisch in gleich große Blöcke aufgeteilt und auf Massenspeichern wie Festplatten oder Solid-State-Drives (SSD) abgelegt.
Über Logical Volume Management (LVM) können einzelne dieser physikalischen Blöcke dann zu größeren logischen Einheiten zusammengefasst werden. LVM sorgt dabei für Redundanz und ermöglicht ein elastisches Skalieren.
Diese aus logischen Blöcken bestehenden Volume-Gruppen werden als logische Block Devices bezeichnet. Sie stellen für das Betriebssystem oder die Virtualisierungssoftware eine abstrahierte Sicht auf den physischen Speicher dar.
Speicher-Controller und virtuelle Host-Bus-Adapter (vHBA) managen den Zugriff auf diese logischen Block Devices. Sie übersetzen die Anforderungen von VM-Hypervisorn oder Cloud-Umgebungen wie VMware ESXi, KVM oder OpenStack in native Block-Zugriffe auf die Massenspeicher.
Die Hypervisoren und Container-Orchestratoren können dadurch einzelne logische Block Devices dynamisch und hardwareunabhängig Betriebsystemen oder Anwendungen zuordnen. Diese adressieren die Blöcke dann mittels ihrer logischen Block-Adresse und nutzen den Speicher ohne Dateisystem-Overhead direkt und leistungsfähig. Änderungen der Zuordnung sind jederzeit möglich.
Der entscheidende Vorteil von Block Storage ist die Hardwareunabhängigkeit. Da auf Daten nicht über Dateinamen oder Bezeichner, sondern hardwareunabhängig über Adressen zugegriffen wird, können Block Devices beliebig verschoben und virtualisiert werden.
Weitere Vorteile:
Der Spezialist für Block Storage ist NetApp. Mit Lösungen wie FAS, AFF und E-Series bietet NetApp leistungsstarke Block-Storage-Systeme, die für Virtualisierungs- und Cloud-Umgebungen konzipiert sind.
NetApp Block-Storage mit Cloud Volumes ONTAP
Die Cloud bietet zwar großartige Block-Storage-Angebote, aber es gibt einige Enterprise-Funktionen, die nicht nativ zur Verfügung stehen. Cloud Volumes ONTAP erweitert die Block-Storage-Angebote auf AWS, Azure und Google Cloud mit branchenführenden ONTAP Datenmanagement-Funktionen für Datenschutz, Datenmobilität, Kostenoptimierung und mehr.
Durch das einheitliche Unified Data Storage unterstützt NetApp sowohl On-Premises-Implementierungen als auch Public-Cloud-Lösungen. Dabei können Daten überall transparent und sicher über Protocol Endpoints bereitgestellt werden. Dies ermöglicht Hybrid-Cloud-Szenarien und schafft die Grundlage für die moderne, flexible IT-Infrastruktur.