Wat is Blockstorage?

Block storage is een dataopslagmethode die informatie verdeelt in fixed-size units die blocks worden genoemd, waarbij elk een unieke identificatie krijgt toegewezen. Elk blok wordt veel gebruikt in SAN-, iSCSI- en lokale schijfomgevingen en kan fungeren als een stand-alone opslagvolume.

Industrieonderzoek voorspelt dat de wereldwijde capaciteit van actieve datacenters tussen 2025 en 2035 verzesvoudigd zal worden. Applicaties die afhankelijk zijn van databases, virtuele machines en transactionele verwerking vragen om opslag die reageert in microseconden, niet in milliseconden. Traditionele bestandsgebaseerde benaderingen introduceren vaak overhead die de prestaties op schaal vertraagt. 

Block-storage voldoet aan deze eisen. Deze dataopslagmethode verdeelt informatie in fixed-size eenheden die blokken worden genoemd, elk een unieke identificatie toegewezen. In tegenstelling tot bestandsopslag, die data in hiërarchische mappen ordent, of objectopslag, die data verpakt met rijke Metadata, blokkeer je opslagstrips van alles behalve de ruwe data en een minimaal adres. Het resultaat is een slanke, high-performance architectuur die geoptimaliseerd is voor snelheid. 

Omdat elk blok functioneert als een onafhankelijk opslagvolume, behandelen besturingssystemen ze op dezelfde manier als een lokaal aangesloten harde schijf. Dit maakt block storage de basis voor storage area networks (SAN's), cloud compute instances en vrijwel elke workload waar lage latency en hoge verwerkingscapaciteit niet onderhandelbaar zijn.

Hoe werkt block storage?

Bij blockstorage bevat elk blok een specifieke hoeveelheid data, gewoonlijk 256 KB tot 4 MB. Elk blok vertegenwoordigt een deel van een bestand dat niet in een specifieke hiërarchische volgorde is georganiseerd. In feite kunnen de data op blokken die naast elkaar liggen volledig los van elkaar staan.

Elk blok heeft zijn eigen unieke identificatie - een logisch blokadres (LBA) - die het onderscheidt van andere blokken. Wanneer een bestand moet worden opgehaald, stuurt een toepassing een verzoek en raadpleegt het opslagsysteem een opzoektabel die het adres van elk blok in kaart brengt op zijn fysieke locatie. De relevante blokken bevinden zich, mogelijk over meerdere apparaten, en worden in de juiste volgorde opnieuw gemonteerd. Het hele proces is transparant voor de applicatie.

Behalve de identifier bevatten de blokken geen metadata. Door het ontbreken van metadata is block storage zeer efficiënt, aangezien bijna alle opslagcapaciteit van het blok de eigenlijke data bevat. Er is geen verspilde ruimte. Dit maakt blockstorage ideaal voor workloads die snel moeten worden opgeschaald en snelle lees-/schrijfprestaties vereisen.

Opslagprotocollen

Block-storageapparaten communiceren met servers via verschillende protocollen:

• Fibre Channel (FC): Een high-speed, dedicated fabric protocol dat tot 128Gbps verwerkingscapaciteit levert. FC blijft de norm voor bedrijfskritische SAN-omgevingen waar prestaties en betrouwbaarheid van het grootste belang zijn.
• iSCSI: Omvat SCSI-commando's in TCP/IP-pakketten, waardoor block storage-toegang via standaard Ethernet-netwerken mogelijk is. Betaalbaarder dan FC, met 10/25/100GbE-opties die de prestatiekloof dichten.
• NVMe over Fabrics (NVMe-oF): Breidt NVMe's low-latency, high-queue-depth architectuur uit over netwerkstoffen en levert bijna lokale prestaties voor gedeelde opslag.
• fibre channel over Ethernet (FCoE): Convergeert FC- en Ethernet-verkeer op één netwerk, waardoor de complexiteit van de infrastructuur wordt verminderd en de betrouwbaarheid op FC-niveau behouden blijft.

Block storage vs. file storage vs. object storage

Block storage blinkt uit waar applicaties directe, lage toegang tot opslagvolumes met voorspelbare prestaties vereisen. File storage is zinvoller voor gedeelde samenwerkingsworkflows. Objectopslag is de go-to voor grootschalige ongestructureerde data - denk aan mediaarchieven, back-ups en AI-trainingsgegevenssets.

Veel bedrijven gebruiken alle drie. Een typische omgeving kan databases uitvoeren op block storage, projectbestanden delen via NAS en koude data archiveren naar een objectopslag.

Voorbeelden van block storage

Direct gebruikt door een besturingssysteem en beschikbaar als volumes, kan blockstorage een breed scala aan taken uitvoeren. In feite is blockstorage het populairste type opslag voor de meeste toepassingen.

Enkele populaire toepassingen van blockstorage zijn:

• Database-opslag: Een database bevat doorgaans vele tabellen, die op hun beurt verzamelingen van data zijn. Het gebruik van blockfiles om deze data op te slaan is ideaal, omdat ze een snelle toegang tot de data mogelijk maken. Aangezien snelheid van cruciaal belang is voor een database, is het organiseren van de data in blokken de beste oplossing.
• Disaster recovery: Bij een ramp is het vaak nodig om data uit back-ups te herstellen. Organisaties gebruiken vaak blockstorage om back-ups van data op blokniveau te maken. Hierdoor kunnen de data snel en gemakkelijk worden hersteld, zonder tijdrovende restauratie van afzonderlijke bestanden.
• Bedrijfskritische applicaties: Bedrijfskritische toepassingen, zoals Oracle, Microsoft Exchange, SAP en Microsoft SharePoint, vereisen een hoge beschikbaarheid en betrouwbaarheid. Het gebruik van blockstorage kan ervoor zorgen dat deze toepassingen altijd beschikbaar zijn dankzij de snelle lees-/schrijfprestaties van blockstorage.

Voordelen van block storage

Zoals elke technologie heeft blockstorage zijn voor- en nadelen. Toch zijn de voordelen van blockstorage duidelijk: Het is het meest geschikt voor hoge prestaties en snelle datatoegang.

Dit zijn de belangrijkste voordelen van het gebruik van block storage:

• Lage latency en hoge IOPS: Moderne all-flash block storage arrays leveren responstijden van minder dan 150 microseconden en kunnen miljoenen IOPS aan. Dit is van cruciaal belang voor latency-gevoelige applicaties zoals financiële handelsplatforms, realtime analyses en elektronische medische dossiers voor de gezondheidszorg.
• Mogelijkheid tot incrementele veranderingen:: Met block storage is het mogelijk om een bestand te wijzigen zonder dat u alle huidige data hoeft te verwijderen, zoals bij een traditioneel bestandssysteem. U kunt bijvoorbeeld wijzigingen aanbrengen door blokken te vervangen, te verwijderen of in te voegen. Dit maakt het ideaal voor vaak bijgewerkte bestanden, zoals die in databases worden gebruikt.
• Onafhankelijkheid Operating System: Blockvolumes kunnen worden geformatteerd met elk bestandssysteem - NTFS, ext4, XFS, ZFS - waardoor block storage tegelijkertijd compatibel is met Windows, Linux en andere omgevingen.
• Hoge beschikbaarheid: Block-storagesystemen gebruiken meestal RAID-arrays, synchrone replicatie en active-active clustering om single points of failure te elimineren en uptime te behouden tijdens hardwarestoringen.

Nadelen van block storage

Natuurlijk heeft blockstorage ook zijn nadelen. Het valt niet te ontkennen dat het duurder kan zijn dan andere vormen van opslag, en het is misschien niet de beste oplossing voor alle workloads.

Enkele nadelen van blockstorage zijn:

• Hogere kosten: Block-storage-infrastructuur, met name fibre channel SAN's, vereist gespecialiseerde hardware, waaronder HBA's, FC-switches en speciale bekabeling. Cloud block storage kost doorgaans ook meer per GB dan object- of bestandsalternatieven. Blockstorage kan duurder zijn dan andere vormen van opslag. SAN's kunnen bijvoorbeeld duur zijn in aanschaf en onderhoud.
• Complexiteit van het management: Het configureren en onderhouden van SAN's, LUN-maskering, zonering en multipath I/O vereist gespecialiseerde vaardigheden. Organisaties zonder toegewijde opslagbeheerders kunnen de operationele overhead aanzienlijk vinden.
• Beperkte metadata: De minimale Metadata van Block Storage maken het moeilijk om data op de opslaglaag te zoeken of te classificeren. Applicaties moeten Metadata beheeronafhankelijk afhandelen.
• Schaalbaarheidsplafonds voor ongestructureerde data: Hoewel block storage goed schaalt voor gestructureerde workloads, wordt het moeilijker om te beheren op petabyte-schaal. Objectopslag is doorgaans kosteneffectiever voor enorme ongestructureerde datasets.

Implementatie best practices

Het effectief implementeren van block storage vereist planning rond prestaties, beschikbaarheid en groei:

1. Beoordeel eerst de workloadvereisten. Breng het I/O-profiel van elke applicatie in kaart - willekeurig vs. sequentieel, lees-zwaar vs. schrijf-zwaar, latency-gevoeligheid. Dit bepaalt of FC-, iSCSI- of NVMe-oF-connectiviteit zinvol is.
2. Ontwerp voor redundantie vanaf het begin. Implementeer RAID-bescherming, multipath I/O en dual-fabric SAN-configuraties. Overweeg voor bedrijfskritische workloads active-active replicatie op verschillende locaties.
3. Stem uw volumes af op de juiste grootte. Overprovisioning verspilt capaciteit en budget. Onderprovisioning creëert knelpunten. Moderne platforms met Thin Provisioning en datareductie (deduplicatie en compressie) helpen de effectieve capaciteit te optimaliseren.
4. Plan groei met gelaagde opslag. Tier high-performance workloads op NVMe-flash en data met een lagere prioriteit op capaciteitsgeoptimaliseerde media.
5. Automatiseer waar mogelijk. Gebruik storage management API's, infrastructure-as-code tools en AIOps-platforms om handmatige configuratie te verminderen en provisioning te versnellen.

De toekomst van block storage

Block storage blijft evolueren naast de workloads die het ondersteunt. Verschillende trends geven vorm aan het traject op korte termijn:

• NVMe-oF-adoptie versnelt. Nu datacenters upgraden naar 25/100/400GbE-stoffen, vervangt NVMe over Fabrics legacy-protocollen voor nieuwe implementaties en levert het bijna lokale NVMe-prestaties over netwerkafstanden.
• Unified storage platformsvervagen de lijnen. Moderne arrays leveren nu block-, file- en objectopslag vanaf één platform, waardoor het niet langer nodig is om afzonderlijke silo's te beheren.
• storage-as-a-service-modellen winnen terrein. Op verbruik gebaseerde prijzen voor on-premise block storage elimineren grote kapitaaluitgaven en stemmen de kosten af op het werkelijke gebruik.

Hoe Everpure kan helpen 

Het is geen geheim dat data met de dag belangrijker worden, maar traditionele opslagoplossingen kunnen dat niet langer bijbenen. Ze zijn niet alleen traag en onbetrouwbaar, maar ze kunnen ook duur zijn.

Everpure biedt een betere manier. Onze all-flash block storage-producten, zoals FlashArray//C™, FlashArray//X™ en FlashArray//XL™, zijn ontworpen voor prestaties, eenvoud en betrouwbaarheid. 

Een All-Flash Array (AFA) bevat alleen flash-geheugenschijven in plaats van draaiende schijfschijven en biedt:

• Snelheid: Snellere geheugenlees-/schrijf- en toegangstijden leveren verbeterde prestaties en snelheid. 
• Draagbaarheid: Aangezien solid-state drives (SSD's) opmerkelijk kleiner zijn dan meer traditionele harde schijven (HDD's), heeft flash-geheugen een ruimte-per-capaciteit voordeel.
• Duurzaamheid: SSD's zijn minder gevoelig voor schokken en vallen dan draaiende schijven.

Neem vandaag nog contact met ons op om meer te weten te komen over hoe Everpure u kan helpen het meeste uit uw block storage te halen.