Qu’est-ce que le stockage en mode bloc ?

Le stockage en mode bloc est une méthode de stockage de données qui divise les informations en unités de taille fixe appelées blocs, chacune se voyant attribuer un identifiant unique. Communément utilisé dans les environnements SAN, iSCSI et de disques locaux, chaque bloc peut fonctionner comme un volume de stockage autonome.

Selon une étude du secteur, la capacité active mondiale des datacenters devrait être multipliée par six entre 2025 et 2035. Les applications qui dépendent des bases de données, des machines virtuelles et du traitement transactionnel exigent un stockage qui répond en quelques microsecondes, et non en quelques millisecondes. Les approches traditionnelles basées sur des fichiers introduisent souvent des frais généraux qui ralentissent les performances à grande échelle. 

Le stockage en mode bloc répond directement à ces exigences. Cette méthode de stockage de données divise les informations en unités de taille fixe appelées blocs, chacune ayant un identifiant unique. Contrairement au stockage de fichiers, qui organise les données dans des répertoires hiérarchiques, ou au stockage d’objets, qui regroupe les données avec des métadonnées riches, le stockage en mode bloc supprime tout sauf les données brutes et une adresse minimale. Il en résulte une architecture allégée et haute performance, optimisée pour la vitesse. 

Comme chaque bloc fonctionne comme un volume de stockage indépendant, les systèmes d’exploitation les traitent de la même manière qu’un disque dur fixé localement. Cela fait du stockage en mode bloc la base des réseaux de stockage (SAN), des instances de cloud computing et de la quasi-totalité des charges de travail pour lesquelles une faible latence et un débit élevé ne sont pas négociables.

Comment fonctionne le stockage en mode bloc ?

Avec le stockage en mode bloc, chaque bloc contient un certain volume de données généralement compris entre 256 Ko et 4 Mo. Chaque bloc représente une portion d’un fichier, sans ordre hiérarchique spécifique. En fait, les données présentes dans un bloc et celles des blocs voisins peuvent n’avoir aucun lien entre elles.

Chaque bloc possède son propre identifiant, une adresse logique de bloc (LBA), qui le distingue des autres blocs. Lorsqu’un fichier doit être récupéré, une application envoie une demande et le système de stockage consulte une table de recherche qui mappe l’adresse de chaque bloc à son emplacement physique. Les blocs concernés sont localisés, potentiellement sur plusieurs périphériques, et réassemblés dans le bon ordre. L’ensemble du processus est transparent pour l’application.

Les blocs ne contiennent aucune métadonnée en dehors de l’identifiant. Cela rend le stockage en mode bloc particulièrement efficace, puisque la quasi-totalité de la capacité de stockage du bloc est utilisée pour les données proprement dites. Il n’y a pas d’espace perdu. Le stockage en mode bloc est donc idéal pour les charges de travail nécessitant une évolution scale-up rapide et des performances élevées en lecture/écriture.

Protocoles de stockage

Les périphériques de stockage en mode bloc communiquent avec les serveurs via plusieurs protocoles :

• Fibre Channel (FC) : Un protocole de fabric dédié haute vitesse offrant un débit pouvant atteindre 128Gbps. La FC reste la norme pour les environnements SAN critiques où les performances et la fiabilité sont primordiales.
• iSCSI : Encapsule les commandes SCSI dans des paquets TCP/IP, ce qui permet d’accéder au stockage en mode bloc sur des réseaux Ethernet standard. Plus abordable que le modèle FC, avec des options 10/25/100 GbE qui comblent l’écart de performance.
• NVMe over Fabrics (NVMe-oF) : Étend l’architecture NVMe à faible latence et à forte profondeur de file d’attente sur l’ensemble des structures réseau, offrant des performances quasi locales pour le stockage partagé.
• Fibre fibre channel over Ethernet (FCoE) : Fait converger le trafic FC et Ethernet sur un seul réseau, ce qui réduit la complexité de l’infrastructure tout en maintenant une fiabilité de niveau FC.

Stockage en mode bloc, stockage de fichiers et stockage d’objets

Le stockage en mode bloc excelle lorsque les applications nécessitent un accès direct et de bas niveau aux volumes de stockage, avec des performances prévisibles. Le stockage de fichiers est plus logique pour les flux de travail collaboratifs partagés. Le stockage d’objets est le choix idéal pour les données non structurées à grande échelle : archives de supports, sauvegardes et jeux de données d’entraînement AI.

De nombreuses entreprises utilisent les trois. Un environnement classique peut exécuter des bases de données sur un stockage en mode bloc, partager des fichiers de projet via un NAS et archiver des données froides dans un magasin d’objets.

Exemples de stockage en mode bloc

Utilisé directement par un système d’exploitation et disponible sous forme de volumes, le stockage en mode bloc permet de prendre en charge des tâches très diverses. En fait, le stockage en mode bloc est le mode de stockage le plus utilisé pour la plupart des applications.

Voici quelques-uns de ses usages les plus courants :

• Stockage de bases de données : une base de données contient généralement un grand nombre de tables où sont rassemblées des données. Les fichiers de bloc sont parfaits pour stocker ces données, puisqu’ils permettent d’y accéder rapidement. La vitesse étant essentielle pour une base de données, l’organisation des données en blocs est la meilleure des solutions.
• Reprise après sinistre : en cas de sinistre, il est souvent nécessaire de restaurer les données depuis une sauvegarde. Les organisations utilisent fréquemment le stockage en mode bloc pour sauvegarder les données sous forme de blocs. Cela permet d’accélérer et de simplifier la restauration des données, sans perdre de temps à restaurer individuellement chaque fichier.
• Applications critiques : les applications critiques, comme Oracle, Microsoft Exchange, SAP et Microsoft SharePoint, exigent une haute disponibilité et une excellente fiabilité. Le stockage en mode bloc permet de garantir la disponibilité permanente de ces applications du fait de la rapidité de lecture/écriture de ce type de stockage.

Avantages du stockage en mode bloc

Comme toute technologie, le stockage en mode bloc présente à la fois des avantages et des inconvénients. Cela dit, les avantages du stockage en mode bloc sont évidents : il est parfaitement adapté à un accès rapide et performant aux données.

Voici les principaux avantages du stockage en mode bloc :

• Faible latence et IOPS élevés : Les baies de stockage en mode bloc 100 % flash modernes offrent des temps de réponse inférieurs à 150 microsecondes et peuvent supporter des millions d’IOPS. Cela est essentiel pour les applications sensibles à la latence telles que les plateformes de trading financier, l’analytique en temps réel et les dossiers médicaux électroniques de santé.
• Possibilité d’apporter des modifications incrémentales : Avec le stockage en mode bloc, il est possible de modifier un fichier sans avoir à supprimer toutes les données actuelles, comme c’est le cas avec un système de fichiers traditionnel. Par exemple, vous pouvez effectuer des modifications en remplaçant, supprimant ou insérant des blocs. Cela le rend idéal pour les fichiers fréquemment mis à jour, tels que ceux utilisés dans les bases de données.
• Indépendance du système d’Operating System  : Les volumes en mode bloc peuvent être formatés avec n’importe quel système de fichiers —NTFS, ext4, XFS, ZFS — ce qui rend le stockage en mode bloc compatible avec Windows, Linux et d’autres environnements simultanément.
• Haute disponibilité : Les systèmes de stockage en mode bloc utilisent généralement des baies RAID, une réplication synchrone et un cluster active-active pour éliminer les points de défaillance uniques et maintenir la disponibilité pendant les pannes matérielles.

Inconvénients du stockage en mode bloc

Bien évidemment, le stockage en mode bloc a aussi des inconvénients. Il ne fait aucun doute qu’il peut être plus cher que les autres formes de stockage, et qu’il ne s’agit peut-être pas de la meilleure solution pour toutes les charges de travail.

Voici quelques-uns des inconvénients du stockage en mode bloc :

• Coût plus élevé : L’infrastructure de stockage en mode bloc, en particulier les SAN fibre channel, nécessite du matériel spécialisé, notamment des HBA, des commutateurs FC et un câblage dédié. Le stockage en mode bloc cloud a également tendance à coûter plus cher par Go que les solutions alternatives en mode objet ou fichier. le stockage en mode bloc peut être plus onéreux que d’autres types de stockage. Par exemple, l’achat et la maintenance d’un SAN peuvent représenter une dépense importante.
• Complexité de gestion : La configuration et la gestion des SAN, du masquage LUN, du zonage et des I/O multi-chemins nécessitent des compétences spécialisées. Les organisations qui n’ont pas d’administrateurs de stockage dédiés peuvent constater que les frais d’exploitation sont importants.
• Métadonnées limitées : Les métadonnées minimales du stockage en mode bloc rendent difficile la recherche ou la classification des données au niveau de la couche de stockage. Les applications doivent gérer la gestion des métadonnées indépendamment.
• Plafonds d’évolutivité pour les données non structurées : Si le stockage en mode bloc évolue bien pour les charges de travail structurées, il devient plus difficile de le gérer à l’échelle du pétaoctet. Le stockage d’objets est généralement plus économique pour les ensembles de données non structurées massifs.

Bonnes pratiques de mise en œuvre

Pour déployer efficacement un stockage en mode bloc, il faut planifier les performances, la disponibilité et la croissance :

1. Évaluez d’abord les besoins en charges de travail. Cartographiez le profil d’I/O de chaque application : sensibilité de latence aléatoire ou séquentielle, en lecture ou en écriture. Cela détermine si la connectivité FC, iSCSI ou NVMe-oF est pertinente.
2. Concevez la redondance dès le départ. Implémentez une protection RAID, des I/O multichemins et des configurations SAN double tissu. Pour les charges de travail stratégiques, envisagez la réplication active-active sur tous les sites.
3. Adaptez vos volumes. L’overprovisioning gaspille la capacité et le budget. Le sous-provisionnement crée des goulets d’étranglement. Les plateformes modernes avec Thin Provisioning et réduction de données (déduplication et compression) contribuent à optimiser la capacité effective.
4. Planifiez votre croissance avec le stockage hiérarchisé. Charges de travail haute performance sur flash NVMe et données moins prioritaires sur des supports à capacité optimisée.
5. Automatisez dans la mesure du possible. Utilisez des API de gestion du stockage, des outils d’infrastructure en tant que code et des plateformes AIOps pour réduire la configuration manuelle et accélérer le provisioning.

L’avenir du stockage en mode bloc

Le stockage en mode bloc continue d’évoluer parallèlement aux charges de travail qu’il prend en charge. Plusieurs tendances façonnent sa trajectoire à court terme :

• L’adoption du NVMe-oF s’accélère. À l’heure où les datacenters migrent vers des structures 25/100/400 GbE, NVMe over Fabrics remplace les protocoles traditionnels pour les nouveaux déploiements, offrant des performances NVMe quasi locales sur les distances du réseau.
• Les plateformes de stockage unifiées brouillent les lignes. Les baies modernes offrent désormais un stockage en mode bloc, fichier et objet à partir d’une seule plateforme, ce qui évite de devoir gérer des silos distincts.
• Les modèles de storage-as-a-service gagnent du terrain. La tarification basée sur la consommation pour le stockage en mode bloc sur site élimine les dépenses d’investissement importantes et aligne les coûts sur l’utilisation réelle.

Comment Everpure peut vous aider 

Alors que nous savons tous que les données prennent chaque jour plus d’importance, les solutions de stockage traditionnelles ne suffisent plus. Non seulement elles sont lentes et peu fiables, mais elles peuvent également être coûteuses.

Everpure offre une meilleure solution. Nos produits de stockage en mode bloc 100 % flash, tels que FlashArray//C™, FlashArray//X™ et FlashArray//XL™, sont conçus pour offrir performance, simplicité et fiabilité. 

Une baie 100 All-Flash Array (AFA) ne contient que des lecteurs de mémoire flash à la place des disques rotatifs et offre :

• Rapidité : Des temps de lecture/écriture et d’accès plus rapides en mémoire améliorent les performances et la vitesse. 
• Portabilité : comme les disques de stockage flash (SSD) sont beaucoup plus compacts que les disques durs classiques, la mémoire flash offre un rapport capacité/encombrement bien plus intéressant.
• Durabilité : les disques de stockage flash sont plus résistants aux chocs et aux chutes que leurs équivalents mécaniques.

Pour savoir comment Everpure peut vous aider à tirer le meilleur parti de votre stockage en mode bloc, contactez-nous dès aujourd’hui.