什麼是區塊儲存？
區塊儲存是控制資料儲存和儲存裝置的技術。它可接收任何資料，如檔案或資料庫項目，並將其分成相同大小的區塊。區塊儲存系統隨後會採用針對快速存取和擷取最佳化的方式，將資料區塊存放在基礎實體儲存上。針對需要高效、快速且可靠資料存取的應用程式，開發人員偏好使用區塊儲存。 將區塊儲存視為更直接的資料管道。作為對比，檔案儲存有一個由檔案系統 (NFS、SMB) 組成的額外層，用於在存取資料之前進行處理。
區塊儲存具有哪些優勢？
組織因下列優勢而使用區塊層級儲存。
高層級效能
中繼資料是描述儲存系統中所包含主要資料的其他資料。區塊儲存使用有限的中繼資料，但依賴於指派給每個區塊的唯一識別符，來進行讀取/寫入操作。這可減少資料傳輸額外負荷，並允許伺服器高效地存取和擷取區塊儲存中的資料。
由於區塊儲存中繼資料有限，因此區塊儲存可提供高效能工作負載所需的超低延遲。這對延遲敏感的應用程式 (如資料庫) 是必要的。例如，Viasat 使用 Amazon Elastic Block Store (Amazon EBS) 擷取高輸送量 (高度交易型) 資料，並最佳化儲存成本。 組織使用 Amazon EBS 實現效能與成本最佳化、擴展與靈活性，以及使用 Amazon EBS 快照進行資料保護。
區塊儲存架構提供資料的多個路徑，而檔案儲存只提供一個路徑，這就是為什麼區塊儲存是高效能應用程式的首選。
靈活、可擴展的使用
區塊儲存裝置不受特定網路環境的限制。可針對不同的作業系統 (如 Windows 或 Linux)，來設定個別區塊。開發人員可跨多個環境共用資料，以確保高可用性。區塊儲存架構也可高度擴展。開發人員可為現有的區塊新增區塊，以滿足日益增長的容量需求。
頻繁修改
區塊儲存支援頻繁的資料寫入，而不會降低效能。系統不會重寫整個檔案，而是識別需要修改的特定區塊。然後，它會使用新資料重寫選取的區塊。這使得區塊儲存在管理需要頻繁更新的大型檔案時非常高效。
細粒度控制
開發人員可在區塊儲存體上存放資料，以取得高度的控制權。例如，他們可透過將特定區塊上快速變更的資料分組，並將靜態檔案存放在其他區塊上，以最佳化效能。這可改善系統效能，因為持續更新只會影響少量資料區塊，而不會影響整個檔案。例如，區塊儲存可讓您在高效能固態硬碟 (SSD) 上分層快速變更的資料，並將暖資料或冷資料儲存在較低成本的硬碟 (HDD) 上。
區塊儲存的使用案例有哪些？
區塊儲存的獨特特性使其成為交易型、任務關鍵型和 I/O 密集型應用程式的首選選項。區塊儲存用於各種應用程式，包括關聯式或交易型資料庫、時間序列資料庫、容器、開機磁碟和 Hypervisor 檔案系統。
儲存區域網路
開發人員通常會將區塊儲存部署為儲存區域網路 (SAN)。SAN 是一種複雜的網路技術，可向多個網路系統提供區塊儲存，就像這些區塊是本機連接的裝置一樣。SAN 通常會使用光纖通道互連。相較之下，網路連接儲存 (NAS) 是透過乙太網路提供檔案的單一裝置。
SAN 架構由三層組成：
- 主機層由管理儲存存取的伺服器組成
- 儲存層由磁帶、磁碟機或光學媒體等實體區塊儲存組成
- 光纖層可利用 SAN 交換器、協定橋接器、路由器、纜線和閘道裝置等裝置，來橋接 SAN 伺服器與 SAN 儲存
請務必要注意，SAN 採用冗餘，使用跨遠距離的同步或異步複寫。如果無法存取地理位置，這可減少停機時間。
SAN 架構可在統一的環境中，使用多種類型的儲存，包括區塊儲存。區塊儲存為 SAN 上的檔案儲存提供高效的替代方案。
容器
開發人員使用區塊儲存，將容器化應用程式存放在雲端上。容器是包含應用程式及其資源檔案的軟體套件，以便在任何運算環境中進行部署。類似於容器，區塊儲存也具有同等的彈性、可擴展性和高效性。藉助區塊儲存，開發人員可在伺服器、位置與作業環境之間無縫地遷移容器。
交易型工作負載
交易型工作負載是在商務程序特定點產生的一系列資料。例如，銷售記錄、操作日誌和登入提醒都是交易型工作負載。處理時間敏感型和任務關鍵型交易的組織，會將此類工作負載存放至低延遲、高容量且容錯的資料庫中。
區塊儲存可讓開發人員建立健全、可擴展且高效的交易型資料庫。由於每個區塊都是獨立的單元，因此即使存放的資料增加，資料庫也能以最佳方式執行。此外，個別儲存區塊可託管在不同的伺服器上，防止存取瓶頸。
在任務關鍵型應用程式中，區塊儲存由獨立磁碟備援陣列 (RAID) 提供保護，以確保資料備援。RAID 系統會在次要儲存中備份資料檔案，並在主磁碟發生故障時復原副本。這可確保應用程式在區塊儲存上存放和擷取交易型工作負載時，能夠保持不中斷。
分析和資料倉儲
區塊儲存與 Hadoop 的 HDFS 架構 (Hadoop 分散式檔案系統) 配合使用，將資料存放為獨立的分散式單元，以實作 Hadoop 和 Kafka 分析應用程式的效能。
虛擬機器
虛擬機器 (VM) 是一種技術，可讓電腦以軟體定義的運算資源來執行單獨的作業環境。例如，您可在搭載虛擬機器的 Windows 桌面執行 Linux 作業系統。Hypervisor 是一個抽象層，負責配置所需的記憶體、磁碟機和運算服務，以執行次要作業環境。
區塊儲存支援常用的 VM Hypervisor。使用者可以在區塊儲存磁碟區上安裝作業系統、檔案系統和其他運算資源。他們透過格式化區塊儲存磁碟區，並將其轉換為 VM 檔案系統來執行此操作。這樣可輕鬆地增加或減少虛擬磁碟機大小，並將虛擬儲存從一部主機傳輸至另一部主機。
區塊儲存如何運作？
在區塊儲存系統中，您可以將資料分解為獨立的固定大小區塊或片段。每個區塊都是個別的資料儲存片段。完整的資訊片段 (如資料檔案) 會存放在多個非循序區塊中。
區塊儲存系統不會維護高階中繼資料，如檔案類型、擁有權和時間戳記。開發人員必須在應用系統中設計一個資料查閱資料表，以管理資料在各自區塊的儲存。該應用程式可能會將資料存放在不同的作業環境中，以提高讀/寫效率。
資料寫入
在寫入序列期間，應用程式會將資料分割成多個區塊大小的區段。它會將資料寫入多個區塊，並在資料查閱資料表中記錄區塊的識別符。查閱資料表允許伺服器計算區塊中所存放資料的相對地址。
資料讀取
當使用者向區塊儲存系統請求特定檔案時，伺服器會使用資料查閱表來判斷資料片段的儲存位置。然後，應用程式會從多個區塊擷取資料，並將其合併為原始序列。
還有哪些其他類型的儲存可供使用？
除了區塊儲存之外，還有物件和檔案儲存選項。每種類型都有其獨特的優勢。
物件儲存
物件儲存是一種以稱為物件的非結構化格式來存放和管理資料的技術。每個物件以唯一識別符標記，並包含描述基礎內容的中繼資料。例如，相片的物件儲存包含攝影師、解析度、格式和建立時間的中繼資料。開發人員使用物件儲存來存放非結構化資料，如文字、影片和影像。
區塊儲存與物件儲存
這兩種儲存解決方案都有益，具體取決於使用案例。區塊儲存在各種使用案例中提供低延遲和高效能值。其功能主要用於結構化資料庫儲存體、VM 檔案系統磁碟區，以及大量讀取和寫入負載。物件儲存最適合用於大量非結構化資料，當耐久性、無限儲存、可擴展性和複雜的中繼資料管理都是整體效能的關鍵因素時尤其如此。
檔案儲存
檔案儲存以檔案和資料夾的階層結構來存放資料。在網路環境中，以檔案為基礎的儲存通常會使用網路連接儲存 (NAS) 技術。NAS 可讓使用者以類似於本機硬碟的方式來存取網路儲存資料。檔案儲存簡便易用，並允許使用者管理檔案共用控制。
區塊儲存與檔案儲存
檔案儲存系統將資料存放在特定環境，而區塊儲存系統則可與不同的作業系統整合。檔案儲存為最終使用者運算提供了直覺式介面。同時，您可以將新的資料區塊新增至區塊儲存系統，而不會增加作業延遲。
執行個體儲存
執行個體儲存體提供暫時的執行個體區塊級儲存。此儲存體位於實體連接至主機電腦的磁碟上。執行個體儲存體最適合用於暫時儲存經常變更的資訊，如緩衝區、快取、草稿資料和其他暫存內容，或是跨執行個體機群複寫的資料 (如 Web 伺服器的負載平衡集區)。
執行個體儲存體包含一個或多個以區塊型儲存裝置形式公開的執行個體儲存體磁碟區。執行個體儲存體的大小，以及可用的裝置數目因執行個體類型而異
AWS 如何支援您的區塊儲存需求？
Amazon EBS 是適用於雲端工作負載的易用型區塊儲存解決方案。開發人員使用 Amazon EBS 為 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 工作負載提供永續性儲存體服務。
- Amazon EBS 為任務關鍵型和 I/O 密集型應用程式提供可高度擴展的儲存解決方案。
- Amazon EBS Snapshots 提供簡單且安全的區塊儲存資料保護方法。
- 開發人員可在 Amazon EBS 上安裝各種類型的資料庫，包括 SAP HANA、Oracle、Microsoft SQL Server、MySQL、Cassandra 和 MongoDB。
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