Bevor Sie Speicherlösungen auf Unternehmensebene effektiv vergleichen können, ist es wichtig, die verschiedenen Arten von Daten zu kennen, die Ihr Unternehmen speichert, sowie zu verstehen, wie sich Block-, Objekt- und Dateispeicherlösungen in ihrem Ansatz zum Datenmanagement voneinander unterscheiden.
In Teil 2 dieser vierteiligen Reihe zum Thema Bewertung Datenspeicherung für Unternehmen Lösungen: Wir bieten Ihnen einen detaillierten Überblick darüber, wie Sie die spezifischen Datentypen identifizieren können, die Ihr Unternehmen speichert, und wie Sie eine Datenspeicherplattform auswählen, die für die Verwaltung dieser Daten am besten geeignet ist.
Blockspeicher, Objektspeicher und Dateispeicher: Dies sind die drei wichtigsten Architekturen, die zur Entwicklung maßgeschneiderter Datenspeicherlösungen verwendet werden und die bestimmen, wie Daten verarbeitet, gespeichert, organisiert und abgerufen werden. Jeder Speichertyp weist einzigartige Fähigkeiten und Einschränkungen auf, was bedeutet, dass Datenspeichersysteme für Unternehmen keine Einheitslösungen sind.
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Vergleich verschiedener Datenspeicherarten
Im heutigen Cloud-Zeitalter steht Objektspeicher für viele Unternehmen oft im Vordergrund, doch der Großteil der Daten wird erstellt und genutzt als Dateien. Bevor Sie Speicherlösungen auf Unternehmensebene effektiv vergleichen können, ist es wichtig, die verschiedenen Arten von Daten zu kennen, die Ihr Unternehmen speichert, sowie zu verstehen, wie sich Block-, Objekt- und Dateispeicherlösungen in ihrem Ansatz zum Datenmanagement voneinander unterscheiden.
Was ist Blockspeicher?
Blockspeicher, auch bekannt als Speicher auf Blockebene oder Elastischer Blockspeicher, ist eine Folge von Datenbytes, die eine bestimmte Anzahl vollständiger Datensätze mit einer maximalen Länge (einer Blockgröße) enthält. Der Vorgang des Speicherns von Daten in Blöcken wird als „Blocking“ bezeichnet, der Vorgang des Abrufens von Daten aus Blöcken als „Deblocking“. Blockierte Daten werden in der Regel in einem Datenpuffer gespeichert und blockweise gelesen oder geschrieben, was darauf abzielt, den Overhead zu reduzieren und die Verarbeitung des Datenstroms zu beschleunigen.
Tatsächlich basiert jede Speicherung auf Blöcken. Unternehmen benötigen Datenblöcke, die auf eine bestimmte Weise organisiert sind, damit diese Blöcke Sinn ergeben, wenn man versucht, sie über ein Protokoll auszulesen; alles wird in Form von Blöcken gespeichert. Entscheidend ist, wie diese Daten auf Blockebene organisiert sind und wie auf sie zugegriffen wird – dies bestimmt die Art des Speichers.
Vor- und Nachteile von Blockspeicher
Einer der größten Vorteile von Blockspeicher ist die Möglichkeit, effizient auf strukturierte Daten in einer Datenbank zuzugreifen und diese abzurufen, in der Regel über eine SAN-Verbindung (Storage Area Network), die verschiedene Protokolltypen nutzt, wie beispielsweise iSCSI und Fibre Channel, Direct Attached Storage (DAS) und andere. Blockspeicher eignet sich hervorragend für strukturierte Daten, da herkömmliche Speicherlösungen mithilfe des sogenannten Journaling-Verfahrens Metadaten darüber abrufen, wo sich ein bestimmter Block auf der Festplatte befindet. Das Journaling-System protokolliert alle Daten, die im Laufe der Zeit jemals geschrieben wurden. Aus der Perspektive einer strukturierten Datenbank ist der Zugriff auf Daten auf diese Weise also sehr schnell.
Da Blockspeicher dieses chronologische Journaling-System nutzt, bei dem im Laufe der Zeit immer mehr Daten hinzugefügt werden, und jeder einzelne Datenblock unabhängig über mehrere Umgebungen hinweg existieren kann, werden Datenanfragen schnell bearbeitet, indem Blöcke über den effizientesten Weg abgerufen und neu zusammengesetzt werden. Zwar stellt Blockspeicher eine effiziente und zuverlässige Methode zur Verwaltung strukturierter Daten dar, doch eignet er sich leider weitaus weniger für die Verwaltung unstrukturierter Daten. Da Blockspeicher in seiner Fähigkeit zur Verarbeitung von Metadaten so eingeschränkt ist, werden Anwendungen, die auf unstrukturierten Daten basieren, naturgemäß Schwierigkeiten mit metadatenabhängigen Vorgängen haben, darunter grundlegende Such- und Abruf-Funktionen.
Was ist Objektspeicher?
Objektspeicher, auch genannt objektbasierter Speicher, ist eine Architektur, die Daten als Objekte verwaltet – ein wesentlicher Unterschied zu einer Speicherarchitektur wie einem Dateisystem. Unternehmen können Objektspeicher auf verschiedenen Ebenen implementieren, darunter: auf Geräteebene, auf Systemebene und auf Schnittstellenebene. Ein Objektspeichergerät ermöglicht die Einrichtung und Verwaltung von gemeinsam genutztem und sicherem Speicher für Unternehmensspeichernetzwerke.
Objektspeicher wurde entwickelt, um Herausforderungen in der Speicherarchitektur zu bewältigen, und ermöglicht Funktionen wie Schnittstellen, die direkt von der Anwendung programmiert werden können. Dieser selbstverwaltete, gemeinsam genutzte und sichere Speicher verlagert Funktionen der unteren Ebene, wie beispielsweise die Speicherplatzverwaltung, in das Speichergerät selbst, wobei der Zugriff auf das Speichergerät über eine Standard-Objektschnittstelle erfolgt. Objektspeicher zielt zudem darauf ab, Funktionen wie einen Namensraum zu ermöglichen, der sich über mehrere Instanzen physischer Hardware erstrecken kann, sowie Datenverwaltungsfunktionen wie Datenreplikation und Datenverteilung auf Objektebene.
Vor- und Nachteile von Objektspeichern
Objektspeicher eignet sich gut für unstrukturierte Daten, bei denen Daten einmal geschrieben und einmal (oder mehrfach) gelesen werden. Statische Online-Inhalte, Datensicherungen, Bildarchive, Videos, Fotos und Musikdateien können als Objekte gespeichert werden. Datenbanken in einer objektbasierten Speicherumgebung in Unternehmen enthalten in der Regel unstrukturierte Datensätze, was darauf hindeutet, dass die Daten keine große Anzahl von Schreibvorgängen oder inkrementellen Aktualisierungen erfordern.
Eine der Herausforderungen beim Objektspeicher besteht darin, dass er für Transaktionsdaten nicht ideal geeignet ist; außerdem wurde der Objektspeicher nicht entwickelt, um den Dateizugriff und die gemeinsame Nutzung über NAS zu ersetzen. Das vielleicht größte Problem beim Objektspeicher ist, dass er die Sperr- und Freigabemechanismen nicht unterstützt, die erforderlich sind, um eine einzige, korrekt aktualisierte Version einer Datei aufrechtzuerhalten.
Unsere digitalen Spuren führen zu einem exponentiellen Anstieg der Datenmengen, und diese Daten werden niemals gelöscht. Daher wird es zu einer schwierigen Herausforderung, einen Überblick darüber zu gewinnen, über welche Daten man verfügt, wie sich deren Umfang im Laufe der Zeit entwickelt und welche Daten möglicherweise wertvoll sind (und welche nicht) – insbesondere bei älteren Scale-out- und Scale-up-Speicherlösungen.
Um mit dem exponentiellen Datenwachstum Schritt zu halten, verlangen herkömmliche Objektspeicherlösungen von Unternehmen den Kauf eines großen Speicherkontainers, wie beispielsweise eines lokalen Rechenzentrums, doch das sagt nichts über die Daten selbst aus. Infolgedessen greifen einige Unternehmen auf Standardsoftware zurück, die ihnen hilft, die Daten zu verstehen. Diese ist jedoch in der Regel sehr teuer und lässt sich nicht effektiv skalieren – tatsächlich versagt sie, sobald eine Milliarde Dateien oder ein Petabyte Speicherplatz erreicht sind.
Als Notlösung für das Datenmanagement begannen Unternehmen, eigenen Code zu schreiben, um alle ihre Daten zu katalogisieren – ein zeitaufwändiger und ressourcenintensiver Prozess. Dieses Problem wurde noch dadurch verschärft, dass ein Datenspeichersystem zwar selbst sofort weiß, was sich darin befindet – da dies Teil seiner eigenen Datenstruktur ist –, externe Software jedoch keine Echtzeit-Einblicke liefern konnte. Objektspeichersysteme lassen sich einfach nicht gut skalieren und können Daten nicht in wertvolle Informationen umwandeln.
Glücklicherweise gibt es eine skalierbare Lösung für die Speicherung von Unternehmensdaten.
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Was ist Dateispeicherung?
Dateispeicherung, auch bekannt als dateibasierter Speicher (FBS) oder Dateisystem, ist ein Format oder eine Plattform, die dazu dient, Daten in einer hierarchischen Baumstruktur (als Dateihierarchie) zu speichern und zu verwalten, wobei Dateien in einer Verzeichnisstruktur.
Dateisysteme speichern Daten als eine Sammlung einzelner Dateien Pfade, bei denen es sich um Zeichenfolgen handelt, die zur eindeutigen Identifizierung der Datei innerhalb einer Verzeichnisstruktur dienen. Zu diesen eindeutigen Kennungen gehört der Dateiname, Erweiterung, sowie dessen Pfad, bilden die Grundlage dafür, wie ein Dateisystem die Speicherung, den Abruf und die grafische Darstellung der Daten für einen Benutzer steuert.
Einfach ausgedrückt ist „Standort“ der Oberbegriff für Pfad—wie in „Suchen Sie den Speicherort Ihrer Daten“ oder „Gehen Sie zum Speicherort Ihrer Daten“—wodurch angegeben wird, wie die Datei auf der Festplatte zu finden ist. Jeder Dateipfad enthält zudem spezifische Informationen wie den Dateinamen, das Zugriffsdatum, das Dateiverzeichnis und vieles mehr. Erweiterungen geben an, welche Art von Daten in der Datei enthalten sind, zum Beispiel .txt, .png, .java, .html, .doc und so weiter. A Verzeichnisstruktur ist die Art und Weise, wie ein Dateisystem Dateien anordnet, um sie für den Benutzer zugänglich zu machen.
Vor- und Nachteile der Dateispeicherung
Dateispeichersysteme basieren auf einem Blockgerät als Abstraktionsebene für die Hardware, die für das Speichern und Abrufen gewünschter Datenblöcke zuständig ist; die Blockgröße in einem Dateisystem kann jedoch ein Vielfaches der physischen Blockgröße betragen. Dies führt zu einem Mangel an Skalierbarkeit und Platzverschwendung aufgrund interner Fragmentierung, da Dateilängen oft keine ganzzahligen Vielfachen der Blockgröße sind; daher kann der letzte Block einer Datei teilweise leer bleiben. Dies führt zu einer Fragmentierung, bei der Speicherplatz ineffizient genutzt wird, was wiederum die Kapazität und die Leistung beeinträchtigt.
Moderne Dateispeichersysteme wie Qumulo suchten nach einer Lösung für dieses Problem mithilfe einer Technik namens Skalierbarer Blockspeicher (SBS), das aus Sicht des Blockspeichers die Blockebene des Qumulo-Dateispeichersystems darstellt und dessen zugrunde liegender Mechanismus zur Speicherung von Daten ist. Das Ergebnis ist ein Dateispeichersystem mit enormer Skalierbarkeit, optimierter Leistung und Datensicherheit. Auf diese Weise lassen sich unstrukturierte Datendateien in eine hierarchische Dateisystemstruktur einordnen – wodurch die Vorteile der Dateisystemarchitektur und der Blockspeicherarchitektur kombiniert werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Architektur des Dateispeichersystems von Qumulo ist die Möglichkeit, den Cache vorausschauend zu füllen, um die Leseleistung durch vorausschauendes Vorabrufen zu beschleunigen – und so Leselatenz. Das Dateispeichersystem von Qumulo gleicht einige der Leistungsprobleme des Blockspeichers aus, indem es Caching und andere Methoden einsetzt, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Tommy Unger, Data Scientist bei Qumulo, gibt im folgenden Video eine kurze Demonstration, in der er die Wirksamkeit des Systems anhand einiger realer Workloads auf einem Cluster veranschaulicht.
Einer der wichtigsten Vorteile des Dateisystems ist die verbesserte Flexibilität, die Unterstützung verschiedener Arten von Workloads und die Skalierbarkeit. Dies ist einer der Hauptgründe, warum ein Dateisystem so hervorragend ist, denn Unternehmen können sowohl horizontal als auch vertikal skalieren; der Speicher lässt sich weit über die Grenzen des Blockspeichers hinaus skalieren. Auch die Rechenleistung lässt sich skalieren.
Herkömmliche Objektspeicherlösungen weisen hingegen Cluster-Einschränkungen auf. Da sie auf einer blockbasierten Technologie beruhen, müssen sie letztendlich Cluster quasi mit Klebeband zusammenflicken. Im Gegensatz dazu nutzt Qumulo eine dateibasierte Technologie, bei der Daten an beliebiger Stelle gespeichert werden können – im in der Cloud oder vor Ort, oder beides – und es ist eher zufällig.
Die Dateidatenplattform von Qumulo, Qumulo Core, macht es einfach, unstrukturierte Daten mit einer einzigen Lösung zu konsolidieren, die Echtzeit-Datentransparenz, Automatisierung und Benutzerfreundlichkeit bietet, um Ihre Anforderungen hinsichtlich Leistung, Verarbeitung und Datenaufbewahrung zu erfüllen.
All dies führt uns zum nächsten Teil dieser Reihe, in dem wir uns eingehender mit den wesentlichen Unterschieden zwischen älteren und modernen Dateispeichersystemen befassen werden.
Bleibt dran!
Dieser Artikel ist erst der zweite Teil einer vierteiligen Serie, in der wir alles behandeln, was Sie bei der Bewertung wissen müssen. Lösungen für die Datenspeicherung in Unternehmen—und hat diese wichtigen Aspekte bisher nur oberflächlich behandelt. Um mehr zu erfahren, Laden Sie unser neues Enterprise-Playbook herunter Hier finden Sie unseren umfassendsten Leitfaden zur Auswahl der richtigen Datenspeicherlösung, mit der Sie die explosionsartige Zunahme unstrukturierter Daten bewältigen können.