بلاک استوریج چیست؟ تفاوت‌های Block storage با دیگر ذخیره‌سازها

بلاک استوریج (Block Storage) سرویسی برای ذخیره‌سازی داده است که در آن، هر حجم ذخیره‌سازی به‌عنوان هارد‌ دیسک جداگانه عمل می‌کند. در بلاک استوریج، داده‌ها به‌صورت بخش‌هایی با اندازه ثابت به نام بلوک‌ در استوریج ذخیره می‌شوند. هر بلوک با آدرسی منحصربه‌فرد در ارتباط است و آدرس، تنها ابر داده‌ای است که به هر بلوک اختصاص‌ داده‌ شده است.

ازآن‌‌جا‌که امروزه Block Storage نقش مهمی در بسیاری از برنامه‌های سازمانی ایفا می‌کند، برخی از فروشندگان فضای ابری خدمات بلاک استوریج را نیز در‌کنار دیگر خدمات فضای ابری‌شان ارائه می‌دهند. برخی از خدمات بلاک استوریج در فضای ابری عبارت‌اند از:

• AWS Elastic Block Storage
• Google Cloud Persistent Disks
• Rackspace Cloud Block Storage

در این مقاله، درباره بلاک استوریج چیست، کاربردهای آن و تفاوتش با دیگر فضاهای ذخیره‌سازی ابری بیشتر صحبت خواهیم کرد.

مقدمه‌ای بر بلاک استوریج (Block Storage)

برای مدیریت بلاک استوریج (Block Storage)، نرم‌افزاری مستقل از رسانه بر ذخیره‌سازی و نحوه قرارگیری و سازمان‌دهی بلوک‌ها در درایوهای ذخیره‌سازی (Storage Drives) نظارت می‌کند. این نرم‌افزار داده‌ها را نیز بازیابی و از ابر‌ داده برای مکان‌یابی بلوک‌های مدنظر و سپس سازمان‌دهی داده‌های موجود در آن‌ها در فایل‌های کامل استفاده می‌کند. هنگامی که کاربر یا برنامه‌ای از بلاک استوریج داده درخواست می‌کند، سیستم ذخیره‌سازی زیربنایی بلوک‌های داده را مجدداً جمع‌آوری می‌کند و داده‌ها را به کاربر یا برنامه ارائه می‌دهد.

بلاک استوریج (Block Storage) را سیستم‌عامل مبتنی‌بر سرور کنترل می‌کند و عموماً ازطریق پروتکل‌های کانال فیبر (iSCSI) یا کانال فیبر روی اترنت (FCoE) دردسترس است. بلاک استوریج برای برنامه‌های پرکاربرد و حیاتی که به عملکرد ثابت ورودی/خروجی (I/O) و تأخیر کم نیاز دارند، ایدئال است و اغلب در محیط‌های شبکه منطقه ذخیره‌سازی (SAN) به‌جای ذخیره‌سازی فایل استفاده می‌شود.

کاربردهای بلاک استوریج

بلاک استوریج (Block Storage) از حجم‌های کاری مهم و داده‌های فشرده پشتیبانی می‌کند؛ اما سازمان‌ها برای ذخیره‌سازی بلوک به ابر روی می‌آورند؛ زیرا به‌دنبال راه‌های کارآمدتر و انعطاف‌پذیرتر برای پشتیبانی از حجم کاری‌شان هستند. از‌آن‌جا‌که حجم‌های بلاک استوریج به‌عنوان هارد دیسک‌های جداگانه در نظر گرفته می‌شوند، این رویکرد برای ذخیره‌سازی این برنامه‌ها به‌خوبی عمل می‌کند:

• سرورهای ایمیل مانند Microsoft Exchange به‌جای سیستم‌های ذخیره‌سازی مبتنی‌بر فایل یا شبکه، از بلاک استوریج بهره می‌برند.
• برای ذخیره‌سازی RAID هم بلاک استوریج به‌کار برده می‌شود. با RAID، چندین دیسک مستقل برای حفاظت از داده‌ها و عملکرد ترکیب می‌شوند. توانایی بلاک استوریج برای ایجاد حجم‌های ذخیره‌سازی با کنترل جداگانه، آن را برای RAID مناسب می‌کند.
• سیستم فایل ماشین مجازی (Virtual Machine) یکی دیگر از کاربردهای رایج برای ذخیره‌سازی در سطح بلوک است. فروشندگان مجازی‌سازی مانند VMware از پروتکل‌های بلاک استوریج پشتیبانی می‌کنند که می‌تواند عملکرد مهاجرت و مقیاس‌پذیری را بهبود بخشد. استفاده از SAN برای بلاک استوریج به مدیریت ماشین مجازی (VM) کمک می‌کند تا دستورهای SCSI غیراستاندارد نوشته شوند.

مقایسه عملکرد بلاک استوریج (Block Storage) با دیگر استوریج‌ها

در سرویس فضای ابری، منابع حافظه را می‌توان به سه فرمت استفاده کرد: File و Block و Object. سرویس‌های Block Storage درمقایسه‌با دو فرمت دیگر، یعنی فایل استوریج (File Storage) و آبجکت استوریج (Object Storage)، نسبتاً ساده‌تر است؛ چون در عمل بلاک استوریج (Block Storage) مانند هارد درایو (Hard Drive) است که بر بستر شبکه ارائه می‌شود.

1. بلاک استوریج (Block Storage) درمقایسه‌با فایل استوریج (File Storage)

درحالی‌که استفاده از Block Storage مزایایی دارد، جایگزین‌هایی نیز وجود دارند که ممکن است برای سازمان‌ها یا کاربردهای خاص مناسب‌تر باشند. در مواجهه با ذخیره‌سازی در سطح بلوک، دو گزینه روی میز هستند: Block Storage و File Storage.

اگر هدف سادگی باشد، File Storage ممکن است بر Block Storage پیروز شود؛ اما دستگاه‌های بلاک استوریج از فایل استوریج پیچیده‌تر و گران‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند و عملکرد بهتری ارائه می‌کنند.

فایل استوریج محل متمرکز و بسیار در‌دسترسی برای فایل‌ها فراهم می‌کند و به‌طورکلی، هزینه‌اش کمتر از بلاک استوریج است. File Storage از فراداده‌ها برای سازمان‌دهی فایل‌ها بهره می‌برد که آن را به گزینه‌ای مناسب برای سازمان‌ها تبدیل و به‌سادگی حجم زیادی از داده را ذخیره می‌کند.

قرارگیری نسبتاً آسان فایل استوریج آن را به ابزاری مناسب برای حفاظت از داده‌ها تبدیل می‌کند و هزینه کم و سازمان‌دهی ساده آن نیز برای بایگانی محلی مفید است. اشتراک‌گذاری فایل در سازمان یکی دیگر از کاربردهای رایج برای File Storage است و سادگی آن می‌تواند آسیب‌رسان باشد. فایل استوریج سازمان‌دهی سلسله‌مراتبی دارد؛ ازاین‌رو، هر‌چه فایل‌های بیشتری اضافه شود، غربال‌کردن در آن دشوارتر و خسته‌کننده‌تر می‌شود. شایان ذکر است اگر عملکرد عامل تعیین‌کننده باشد، بلاک استوریج (Block Storage) بر فایل استوریج (File Storage) پیروز می‌شود.

2. بلاک استوریج (Block Storage) درمقایسه‌با آبجکت استوریج (Object Storage)

به‌جای تقسیم فایل‌ها به بلوک‌های داده خام، Object Storage داده‌ها را به‌عنوان Object جمع می‌کند که حاوی داده‌ها و ابر داده‌هاست. بلوک‌های ذخیره‌سازی حاوی متادیتا (Metadata) نیستند؛ بنابراین، از این نظر آبجکت استوریج می‌تواند زمینه بیشتری درباره داده‌ها فراهم کند که در طبقه‌بندی و سفارشی‌سازی فایل‌ها مفید است. هر Object شناسه‌ای منحصربه‌فرد دارد که کار مکان‌یابی و بازیابی آن را سریع‌تر می‌کند.

آبجکت استوریج (Object Storage) در مقیاس‌پذیری بی‌همتاست. مقیاس‌بندی معماری در Object Storage فقط به افزودن گره‌ها به خوشه ذخیره‌سازی نیاز دارد. انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری آبجکت استوریج ممکن است جذاب باشد؛ اما برخی از سازمان‌ها اولویت‌بندی عملکرد را انتخاب می‌کنند و بهترین انتخاب برای آن‌ها بلاک استوریج (Block Storage) است.

بلاک استوریج را می‌توان گسترش داد. نکته دیگر اینکه Block Storage امکان ویرایش بخش‌های افزایشی فایل را فراهم می‌کند؛ در‌حالی‌که Object Storage را باید به‌صورت یک واحد ویرایش کرد. اگر بخشی از یک Object به ویرایش نیاز داشته باشد، کل Object باید دردسترس و به‌روز و سپس بازنویسی شود که ممکن است بر عملکرد تأثیر منفی بگذارد.

در سازمان‌ها از هر دو فرمت Block Storage و Object Storage استفاده می‌شود؛ اما کاربرد بلاک استوریج بیشتر به‌سمت سناریوهایی می‌رود که با داده‌های زیادی سروکار دارند؛ مانند ذخیره‌سازی داده‌های بزرگ و بایگانی‌های پشتیبان. به‌همین‌دلیل، محیط‌های ذخیره‌سازی داده‌های مدرن مانند ابر احتمالاً به‌سمت ذخیره‌سازی مبتنی‌بر Object بیش از Block Storage تمایل دارند. بااین‌حال، نیازهای فردی همیشه عامل تعیین‌کننده‌ای است که کدام فرمت ذخیره‌سازی بهتر است استفاده ‌شود.

بلاک استوریج	فایل استوریج	آبجکت استوریج
بلاک	فایل‌	آبجکت (فایل به‌همراه متادیتای سفارشی)	نوع ذخیره‌سازی داده
SCSI, Fibre channel, SATA	SMB, NFS	REST, SOAP, HTTP	پروتکل‌ها
ویژگی‌های ثابت و غیرسفارشی برای سیستم	ویژگی‌های ثابت و غیرسفارشی برای فایل	پشتیبانی متادیتا سفارشی	پشتیبانی از متادیتا

فروشندگان بلاک استوریج

افزون‌بر HPE، چندین فروشنده ذخیره‌سازی بزرگ‌‌و‌کوچک‌ دیگر نیز بلاک استوریج را ارائه می‌کنند. بزرگ‌ترین فروشندگان خارجی بلاک استوریج Dell EMC ،‌HPE ،‌Hitachi Vantara ،‌IBM و NetApp هستند. فروشندگان دیگر نیز عبارت‌اند از: DataDirect Networks ،‌Huawei ،‌Infinidat ،‌Kaminario ،‌Nutanix ،‌Oracle، Pure Storage ،‌Tintri و Western Digital. بزرگ‌ترین فروشندگان همگی چندین پلتفرم بلاک استوریج و ذخیره‌سازی یکپارچه دارند که بلوک و فایل را روی Arrays یکسان اجرا می‌کند.

OpenStack Block Storage (Cinder) گونه متن‌باز بلاک استوریج است که بلوک‌های ذخیره‌سازی را تهیه و مدیریت و قابلیت‌های ذخیره‌سازی اولیه مانند مدیریت عکس فوری و تکرار را فراهم می‌کند. گفتنی است سایر فروشندگان مانند IBM ،‌NetApp ،‌Rackspace ،‌Red Hat و VMware نیز از OpenStack Block Storage پشتیبانی می‌کنند.

در ایران نیز شرکت‌هایی مانند پارس پک فضای ذخیره‌سازی ابری را ارئه می‌دهند. در تصویر زیر ویژگی‌های خرید فضای ابری پارس پک را مشاهده می‌کنید.

بررسی سرعت بلاک استوریج 

با وجود فروشندگان بزرگی مانند Dell EMC و آمازون با محصولات بلاک استوریج، به‌وضوح فناوری پشتیبانی‌شده‌ای برای آینده پیش‌بینی‌پذیر خواهد بود. مزایا و معایبی برای استفاده از بلاک استوریج وجود دارد؛ ولی اگر معایب آن مانند هزینه زیاد یا پیچیدگی‌اش در کار، با سازمان سازگار نبود، می‌توانیم سیستم ذخیره‌سازی متفاوتی را جایگزین بلاک استوریج کنیم؛ البته این امر بستگی به سازمان دارد.

استفاده از فرمت‌های دیگر ذخیره‌سازی ممکن است بسته به نیاز سازمان متفاوت باشد. فایل استوریج (File Storage) و آبجکت استوریج (Object Storage) ممکن است برای برخی کاربردها مناسب‌تر باشد؛ اما بلاک استوریج احتمالاً انتخاب مناسبی برای بیشتر کاربردها خواهد بود. اگر سازمانی به‌دنبال ادغام فضای ابری باشد، بلاک استوریج را به‌عنوان شریک مشترکی برای محاسبات ابری خواهد یافت.

ضعف اصلی برای محیط‌های SAN که در آن بیشترِ سیستم‌های بلاک استوریج یافت می‌شود، هزینه و پیچیدگی مرتبط با ساخت و مدیریت محیط است. تا وقتی سازمان‌ها به مقابله با این موانع تمایل دارند، محیط‌های SAN گزینه‌ای باثبات باقی خواهند ماند. با گزینه‌های SAN مجازی و همگرا در بازار امروز، آرایه‌های SAN و مسدودکردن ذخیره‌سازی با آن‌ها احتمالاً به رشد خود ادامه می‌دهند و نیازهای مصرف‌کننده را برآورده می‌کنند.

جمع‌بندی

بلاک استوریج چیست؟ گفتیم که Block Storage داده‌ها را به قسمت‌های مختلفی به‌نام بلوک تقسیم‌کرده و با اختصاص آیدی (id) منحصربه‌فرد به هرکدام مانند موجودیت‌های مستقل ذخیره می‌کند. بلوک‌های ایجادشده در هر جایی می‌توانند قرار بگیرند و امکان ذخیره‌سازی در سیستم‌‌ها و سیستم‌عامل‌های متنوع برایشان فراهم است. در این مقاله سعی کردیم به‌صورت مختصر شما را با مفهوم Block Storage و کاربردهای آن آشنا کتیم.

سؤالات متداول 

1. حجم بلاک استوریج چقدر است؟

حجم بلاک استوریج همانند روش هارد دیسک عمل می‌کند و از آن برای ذخیره هر نوع فایل یا حتی نصب کل سیستم‌عامل می‌توان استفاده کرد. ولوم‌های EBS در یک منطقه در‌دسترس قرار می‌گیرند و به‌طور خودکار برای جلوگیری از ازدست‌دادن داده‌ها در‌صورت خرابی یک قطعه تکثیر می‌شوند. بااین‌حال، ازآن‌جا‌که آن‌ها فقط در یک منطقه در‌دسترس تکرار می‌شوند، ممکن است در‌صورت ازکارافتادن کل منطقه دسترسی، داده‌ها را از دست بدهید که بسیار بعید است.

2. چرا بلاک استوریج برای ابرهای خصوصی (Private Clouds) مناسب است؟

به‌منظور بررسی عمیق‌تر در ابرهای خصوصی و بلاک استوریج، توضیح مجازی‌سازی IBM Garage برای گسترش ابر خصوصی مجازی‌شده با استفاده از بلاک استوریج و فایل را بررسی کنید. انعطاف‌پذیری ذاتی بلاک استوریج آن را ایدئال می‌کند.

3. تفاوت بین بلاک استوریج و ذخیره‌سازی San Block چیست؟

بلاک استوریج داده‌ها را به بلوک‌ها تقسیم و سپس آن بلوک‌ها را به‌عنوان قطعات جداگانه ذخیره می‌کند که هرکدام شناسه‌ای منحصربه‌فرد دارند. درادامه، SAN آن بلوک‌های داده را در هرکجا که کارآمدتر باشند، قرار می‌دهد.

4. بلاک استوریج چگونه عمل می‌کند؟

هنگامی که کاربر یا برنامه‌ای از سیستم بلاک استوریج درخواست داده می‌کند، سیستم ذخیره‌سازی زیربنایی بلوک‌های داده را دوباره جمع می‌کند و داده‌ها را به کاربر یا برنامه ارائه می‌دهد.

5. چگونه می‌توانیم به سیستم بلاک استوریج دسترسی پیدا کنیم؟ 

برنامه‌ای نرم‌افزاری برای دسترسی به سیستم بلاک استوریج مانند سازمان‌دهی و بازیابی داده‌ها و تمام عملکردهای اساسی سیستم‌های فایل موجود است.

6. ذخیره‌سازی در سطح بلوک (Block-Level Storage) چیست؟

در مدل ذخیره‌سازی سطح بلوک، داده‌ها در رسانه‌های ذخیره‌سازی به‌صورت تکه‌هایی با اندازه ثابت به نام بلوک‌ها ذخیره می‌شوند. هر بلوک داده با آدرسی منحصربه‌فرد مرتبط است و این آدرس، تنها ابر داده ذخیره‌شده در هر بلوک است.

7. معایب بلاک استوریج چیست؟

اتصال به سرور. هنگامی که بلاک استوریج به سرور متصل است، سرورهای دیگر هم‌زمان به آن دسترسی ندارند.