Was ist der Unterschied zwischen Block-, Objekt- und Dateispeicher?
Block-, Objekt- und Cloud-Dateispeicherung sind drei Möglichkeiten, Daten in der Cloud zu speichern, damit Benutzer und Anwendungen über eine Netzwerkverbindung auf Distanz darauf zugreifen können. Der Objektspeicher speichert und verwaltet alle Daten in einem unstrukturierten Format und in Einheiten, die als Objekte bezeichnet werden. Bei der Blockspeicherung werden beliebige Daten, etwa eine Datei oder ein Datenbankeintrag, in Blöcke gleicher Größe unterteilt. Anschließend wird der Datenblock auf dem zugrunde liegenden physischen Speicher gespeichert, sodass er für schnellen Zugriff und Abruf optimiert ist. Cloud-Dateispeicher ist eine weitere Datenspeichermethode, die Servern und Anwendungen über gemeinsam genutzte Dateisysteme Zugriff auf Daten ermöglicht. Jeder Typ bietet seine eigenen einzigartigen Vorteile für verschiedene Anwendungsfälle.
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Welche Gemeinsamkeiten gibt es zwischen Objektspeicher, Blockspeicher und Dateispeicher?
Objekt-, Block- und Dateispeicher sind Cloud-Speicherservices, mit denen Benutzer und Anwendungen Daten speichern und freigeben können. Sie weisen viele Ähnlichkeiten auf, die wir als Nächstes erläutern.
Verfügbarkeit
Unter Datenpersistenz versteht man die Fähigkeit von Daten, über einen längeren Zeitraum in einem Speichersystem zu verbleiben. Block-, Objekt- und Dateispeichersysteme sorgen durch verschiedene Datenpersistenzmechanismen für Datenverfügbarkeit und Zuverlässigkeit. Zum Beispiel verwenden alle drei Datenreplikation. Durch die Speicherung von Daten an mehreren Standorten können Sie auch dann darauf zugreifen, wenn ein Standort ausfällt. Alle drei Systeme verwenden außerdem Prüfsummen und Fehlererkennungscodes, um Daten zu überprüfen und Fehlfunktionen während der Speicherung zu erkennen.
Zugänglichkeit
Mithilfe von APIs können Sie über ein Netzwerk auf alle drei Speichersysteme zugreifen. Der Fernzugriff stellt sicher, dass Sie gespeicherte Daten für mehrere Benutzer und Anwendungen freigeben können.
Skalierbarkeit
Alle drei Speichertypen bieten Skalierbarkeit, die die Speicherung großer Datenmengen ermöglicht. Diese können steigenden Speicheranforderungen gerecht werden, indem sie der Speicherinfrastruktur zusätzliche Ressourcen oder Knoten hinzufügen.
Datensicherheit
Sicherheitsfunktionen wie die Verschlüsselung von Daten im Ruhezustand und während der Übertragung werden in allen drei Speichertypen unterstützt. Sie bieten Maßnahmen zum Schutz der Vertraulichkeit und Integrität der Daten, wodurch sichergestellt wird, dass die gespeicherten Daten sicher bleiben.
Verwaltung von Metadaten
Cloud-Dateispeicher-, Objektspeicher- und Blockspeichersysteme bieten in der Regel Möglichkeiten zur Verwaltung von Metadaten, die mit gespeicherten Daten verknüpft sind. Metadaten können Attribute wie Datei- oder Objektnamen, Größen, Zeitstempel und Berechtigungen enthalten. Metadaten vereinfachen die Organisation, die Suche und das Abrufen von gespeicherten Daten.
Wie funktionieren Objektspeicher, Blockspeicher und Dateispeicher?
Objekt-, Block- und Cloud-Dateispeicher funktionieren unterschiedlich. Sie nutzen jeweils unterschiedliche Strukturen, Systeme und Speicherlösungen.
Objektspeicher
Objektspeicher speichert und verwaltet Daten als diskrete Einheiten, sogenannte Objekte. Ein Objekt besteht in der Regel aus den eigentlichen Daten – wie Dokumenten, Images oder Datenwerten – und den zugehörigen Metadaten. Metadaten sind zusätzliche Informationen über das Objekt, die Sie zum Abrufen verwenden können. Die Metadaten können Attribute wie die eindeutige Kennung, den Objektnamen, die Größe, das Erstellungsdatum und benutzerdefinierte Tags enthalten.
Objektspeichersysteme verwenden einen einfachen Namespace, sodass Objekte ohne die Notwendigkeit einer hierarchischen Struktur gespeichert werden. Stattdessen gibt die eindeutige ID des Objekts die Adresse für das Objekt innerhalb des Speichersystems an. Ein Hashing-Algorithmus generiert die ID aus dem Inhalt des Objekts und stellt so sicher, dass Objekte mit demselben Inhalt dieselbe Kennung haben.
Blockspeicher
Beim Blockspeicher werden Daten in Blöcke fester Größe aufgeteilt und als einzelne Einheiten gespeichert. Die Blöcke haben eine Größe von einigen Kilobyte bis zu mehreren Megabyte. Diese können während des Konfigurationsprozesses vorgegeben werden.
Das Betriebssystem weist jedem Block eine eindeutige Adresse oder Blocknummer zu, die in einer Datenabruftabelle protokolliert wird. Die Adressierung erfolgt nach einem logischen Blockadressierungsschema (LBA), das jedem Block eine fortlaufende Nummer zuweist.
Blockspeicher ermöglicht den direkten Zugriff auf einzelne Datenblöcke. Sie können Daten in bestimmte Blöcke lesen oder schreiben, ohne den gesamten Datensatz, zu dem der Block gehört, abrufen oder ändern zu müssen.
Cloud-Dateispeicher
Cloud-Dateispeicher ist ein hierarchisches Speichersystem, das gemeinsamen Zugriff auf Dateidaten ermöglicht. Es verwendet eine entfernte Infrastruktur von Servern zum Speichern von Daten. Der Cloud-Anbieter wartet die Server und verwaltet die darauf befindlichen Daten. Dateien enthalten Metadaten wie Dateinamen, Größe, Zeitstempel und Berechtigungen.
Sie können Dateien erstellen, ändern, löschen und lesen. Sie können diese für einen intuitiven Zugriff auch logisch in Verzeichnisstrukturen organisieren. Mehrere Benutzer können gleichzeitig auf dieselben Dateien zugreifen. Die Sicherheit für die Online-Dateispeicherung wird mit Benutzer- und Gruppenberechtigungen verwaltet, sodass Administratoren den Zugriff auf die freigegebenen Dateidaten steuern können.
Was sind die Hauptunterschiede zwischen Objektspeicher, Blockspeicher und Dateispeicher?
Objektspeicher, Blockspeicher und Cloud-Dateispeicher weisen einige wesentliche Unterschiede auf.
Verwaltung von Dateien
Objektspeicherlösungen unterstützen die Speicherung von Dateien als Objekte. Der Zugriff darauf mit vorhandenen Anwendungen erfordert neuen Code, die Verwendung von APIs und direkte Kenntnisse der Benennungssemantik.
In ähnlicher Weise kann Blockspeicher als zugrundeliegende Speicherkomponente einer selbstverwalteten Dateispeicherlösung verwendet werden. Allerdings erschwert die erforderliche Eins-zu-eins-Beziehung zwischen Host und Volume die Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und Erschwinglichkeit einer vollständig verwalteten Dateispeicherlösung. Sie benötigen zusätzliche Budget- und Verwaltungsressourcen, um Dateien im Blockspeicher zu unterstützen.
Nur dateibasierter Speicher unterstützt allgemeine Protokolle und Berechtigungsmodelle auf Dateiebene. Sie benötigen keinen neuen Code für die Integration mit Anwendungen, die für die gemeinsame Speicherung von Dateien konfiguriert sind.
Verwaltung von Metadaten
Objektspeicher-Metadaten können eine beliebige Menge an Informationen über ein Objekt enthalten. Dazu gehören Name, Inhaltstyp, Erstellungsdatum, Größe oder andere benutzerdefinierte Eingaben. Durch die Verwendung eines flexiblen Metadatenschemas können Sie zusätzliche Felder erstellen, die Ihnen beim Auffinden von Daten helfen.
Um eine hohe Effizienz aufrechtzuerhalten, speichert Blockspeicher so wenig Metadaten wie möglich. Eine sehr einfache Metadatenstruktur sorgt für minimalen Verwaltungsaufwand während einer Datenübertragung. Blockspeicher verwendet beim Suchen, Finden und Abrufen von Daten hauptsächlich eindeutige Kennungen für jeden Block.
Cloud-Dateispeicher verwendet Metadaten, um die Daten zu beschreiben, die eine Datei enthält. Sie können auf die an Dateien angefügten Metadaten zugreifen und diese ändern. Diese Funktion hängt von Ihrem Zugriff ab. Cloud-Speichersysteme verwenden Zugriffssteuerungslisten (ACLs) als Berechtigungskontrolle darüber, wer auf Metadaten zugreifen und diese ändern kann.
Leistung
Objektspeichersysteme priorisieren die Speichermenge gegenüber der Verfügbarkeit. Als hoch skalierbare Systeme können Sie große Mengen unstrukturierter Daten in einem Objektspeichersystem speichern. Allerdings kommt es beim Zugriff auf diese Dateien zu einer höheren Latenz. Objektspeicher haben im Vergleich zu Blockspeichern und Cloud-Speichern auch einen geringeren Durchsatz.
Blockspeicher bietet hohe Leistung, geringe Latenz und schnelle Datenübertragungsraten. Da es auf Blockebene arbeitet, können Sie direkt auf Daten zugreifen und eine hohe E/A-Leistung erzielen. Sie verwenden Blockspeicher für Anwendungen, die schnellen Zugriff auf die von Ihnen gespeicherten Daten erfordern, beispielsweise eine virtuelle Maschine oder eine Datenbank.
Cloud-Dateispeicher kann eine hohe Leistung bieten, aber das ist nicht der Hauptgrund für seine Verwendung. Stattdessen geht es bei der Cloud-Dateispeicherung mehr darum, Daten auf eine für den menschlichen Zugriff intuitive Weise zu speichern. Dateifreigabe, Zusammenarbeit und gemeinsame Repositorys sind bei Cloud-Dateispeicher üblicher als hohe Leistung.
Physische Speichersysteme
Die Objektspeicherung verwendet normalerweise eine verteilte Speicherumgebung über mehrere verschiedene Speicherknoten oder Server hinweg.
Blockspeicher hingegen nutzt RAID, SSDs und Festplattenlaufwerke (HDDs) zur Speicherung.
Schließlich nutzt die Cloud-Dateispeicherung netzgebundener Speicher (NAS) in einer On-Premises-Einrichtung. In der Cloud kann ein Dateispeicher-Service möglicherweise über den zugrunde liegenden physischen Blockspeicher eingerichtet werden.
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Skalierbarkeit
Objektspeicher bietet nahezu unbegrenzte Skalierbarkeit, bis hin zu Petabytes und Milliarden von Objekten.
Blockspeicher bietet Skalierbarkeit durch das Hinzufügen weiterer Speichervolumes oder die Erweiterung vorhandener Volumes. Die Skalierbarkeit hängt von der Fähigkeit des Blockspeichersystems ab, erhöhte E/A-Anforderungen und Kapazitätsanforderungen zu bewältigen.
Aufgrund der inhärenten Hierarchie und Pfadführung stößt die Dateispeicherung an Skalierungsbeschränkungen und ist von allen dreien am wenigsten skalierbar.
Wann sollte man Objektspeicher, Blockspeicher und Dateispeicher verwenden?
Objektspeicher eignet sich am besten für große Mengen unstrukturierter Daten. Dies gilt insbesondere dann, wenn Beständigkeit, unbegrenzter Speicher, Skalierbarkeit und komplexe Metadatenverwaltung relevante Faktoren für die Gesamtleistung sind.
Blockspeicher bietet schnelle Datenverarbeitung, geringe Latenz und Hochleistungsspeicher. Jeder Service, der einen schnellen Zugriff auf Daten erfordert, funktioniert gut mit Blockspeichern. So profitieren beispielsweise Echtzeitanalysen, Hochleistungsrechnen und Systeme mit vielen schnellen Transaktionen von Blockspeicher.
Cloud-Dateispeicher eignet sich am besten, wenn Benutzer gleichzeitigen Zugriff auf ein gemeinsam genutztes Dateisystem benötigen. Darüber hinaus können Sie mit der Zugriffssteuerung auf Dateiebene Berechtigungen und Zugriffssteuerungslisten (ACLs) einrichten, um die Sicherheit zu erhöhen. Beispielsweise nutzen kollaborative Arbeitsumgebungen, die die gemeinsame Nutzung von Dateien zwischen entfernte Teams erfordern, Dateispeicher.
Zusammenfassung der Unterschiede: Objekt- im Vergleich zu Block- im Vergleich zu Dateispeicher
| Objektspeicher |
Blockspeicher |
Cloud-Dateispeicher |
|
| Verwaltung von Dateien |
Speichern Sie Dateien als Objekte. Der Zugriff auf Dateien im Objektspeicher mit vorhandenen Anwendungen erfordert neuen Code und die Verwendung von APIs. |
Kann Dateien speichern, erfordert aber zusätzliche Budget- und Verwaltungsressourcen zur Unterstützung von Dateien auf Blockspeicher. |
Unterstützt gängige Protokolle und Berechtigungsmodelle auf Dateiebene. Kann von Anwendungen verwendet werden, die für die Arbeit mit gemeinsam genutztem Dateispeicher konfiguriert sind. |
| Verwaltung von Metadaten |
Kann für jedes Objekt unbegrenzt Metadaten speichern. Definiert benutzerdefinierte Metadatenfelder. |
Verwendet nur sehr wenige zugehörige Metadaten. |
Speichert begrenzte, nur für Dateien relevante Metadaten. |
| Leistung |
Speichert unbegrenzt viele Daten mit minimaler Latenzzeit. |
Hohe Leistung, niedrige Latenz und schnelle Datenübertragung. |
Bietet hohe Leistung für den Zugriff auf gemeinsam genutzte Dateien. |
| Physischer Speicher |
Verteilt auf mehrere Speicherknoten. |
Verteilt auf SSDs und HDDs. |
On-Premises-NAS-Server oder zugrunde liegender physischer Blockspeicher. |
| Skalierbarkeit |
Unbegrenzte Skalierbarkeit. |
Etwas eingeschränkt. |
Etwas eingeschränkt. |
Wie kann AWS Ihre Anforderungen an Objekt-, Block- und Dateispeicherung unterstützen?
Amazon Web Services (AWS) verfügt über verschiedene Speicherressourcen, die Ihren Anforderungen entsprechen.
Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) bietet unbegrenzten Objektspeicher in der Cloud. Mit kostengünstigen Speicherklassen und einfach zu verwendenden Funktionen können Sie Kosten optimieren, Daten organisieren und fein abgestimmte Zugriffskontrollen konfigurieren, um spezifische geschäftliche, organisatorische und Compliance-Anforderungen zu erfüllen.
Bei Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) handelt es sich um einen benutzerfreundlichen, skalierbaren und hochleistungsfähigen Blockspeicherservice, der für Workloads von Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) entwickelt wurde. Es bietet eine hoch skalierbare Speicherlösung für unternehmenskritische und E/A-intensive Anwendungen.
Amazon Elastic File System (Amazon EFS) ist ein Serverless, vollständig elastischer Dateispeicher, der automatisch wächst und schrumpft, wenn Sie Dateien hinzufügen oder entfernen, ohne dass eine Verwaltung oder Bereitstellung erforderlich ist.
Amazon FSx vereinfacht das Starten, Ausführen und Skalieren von leistungsstarken, funktionsreichen Dateisystemen in der Cloud. Es unterstützt Workloads durch seine Skalierbarkeit, umfassende Funktionen, Sicherheit und Zuverlässigkeit.
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