Block Storage: Was sind Block­spei­cher?

Block Storage ist eine Spei­cher­tech­no­lo­gie, bei der Daten in gleich große Blöcke auf­ge­teilt und un­ab­hän­gig von­ein­an­der ge­spei­chert werden. Diese Blöcke lassen sich über Adressen direkt an­spre­chen, was besonders schnelle Zu­griffs­zei­ten und hohe Per­for­mance er­mög­licht. Das macht die Ar­chi­tek­tur ideal für Da­ten­ban­ken oder virtuelle Maschinen.

Was ist Block Storage?

Während man bei­spiels­wei­se bei File Storage komplette Dateien in einem Ord­ner­sys­tem un­ter­bringt, werden Daten im Block Storage – im Gegensatz zum Object Storage – in Form von Blöcken ge­spei­chert. Diese werden dort ge­spei­chert, wo es das System am sinn­volls­ten erachtet. Dabei teilt es Dateien gleich­mä­ßig in Blöcke auf. Die Dateien verlieren also ihre ei­gent­li­che Bedeutung und lassen sich nicht einfach ausführen oder öffnen. Blöcke sind dabei Einheiten gleicher Größe. Damit die einzelnen Blöcke wie­der­ge­fun­den werden können, wird jedem Block eine Adresse zu­ge­ord­net. Erhält der Server eine Anfrage, kann er so die Daten lo­ka­li­sie­ren, wieder zu­sam­men­fü­gen und dann aus­lie­fern.

Wie funk­tio­niert Block­spei­cher?

Rea­li­siert wird der Block­spei­cher in der Regel in einem Storage Area Network (SAN). Dabei stehen Da­ten­spei­cher über ein Netzwerk mehreren Servern zur Verfügung. Geregelt wird alles durch eine Software, die die Lo­ka­li­sie­rung der Blöcke übernimmt. Während Block Storage im SAN ur­sprüng­lich ähnlich wie ein LAN aufgebaut war, mit Switches und Hubs, lassen sich Block­spei­cher heut­zu­ta­ge auch in Cloud-Um­ge­bun­gen rea­li­sie­ren. Hier spricht man meist von Block-level Storage. Ein zu­sam­men­hän­gen­des System aus Fest­plat­ten, wie man es tra­di­tio­nell verwenden würde, wird dabei nach­ge­stellt.

Die Kom­mu­ni­ka­ti­on erfolgt bei einem SAN meistens über Fibre Channel (FC) oder Internet Small Computer System Interface (iSCSI). Bei FC handelt es sich um eine Schnitt­stel­le, die für Über­tra­gun­gen mit sehr hoher Ge­schwin­dig­keit ent­wi­ckelt wurde. Das Verfahren iSCSI nutzt dagegen TCP und Ethernet und kann somit leicht in be­stehen­de Netzwerke in­te­griert werden.

Moderne Cloud-Anbieter nutzen Block Storage als flexible Grundlage für virtuelle Maschinen oder per­sis­ten­te Container-Volumes. Die Spei­cher­blö­cke werden dabei oft über cloud­ba­sier­te Ver­wal­tungs-APIs kon­trol­liert, was eine dy­na­mi­sche und au­to­ma­ti­sier­te Be­reit­stel­lung in DevOps- und Ku­ber­netes-Um­ge­bun­gen er­mög­licht.

Vor- und Nachteile von Block Storage

Gegenüber anderen Formen der Da­ten­spei­che­rung gilt Block Storage als besonders schnell und aus­ge­spro­chen redundant. Jeder Block hat eine in­di­vi­du­el­le Adresse, über die die Daten an­ge­spro­chen werden können. Andere Storage-Methoden setzen hierfür auf Metadaten, teilweise sogar in sehr großen Mengen. Das Fehlen dieser zu­sätz­li­chen In­for­ma­tio­nen kann ein Vorteil, aber auch ein Nachteil sein. Zwar bleiben die Blöcke so sehr schlank und können direkt an­ge­spro­chen werden, möchte man al­ler­dings bewusst Metadaten hin­ter­le­gen, braucht man eine zu­sätz­li­che Datenbank. Der größte Nachteil von Block Storage ist der Preis, da die SANs auf teure Hardware an­ge­wie­sen sind.

An­wen­dungs­be­rei­che von Block­spei­chern

Besonders bei Da­ten­ban­ken spielt Block Storage seine Vorteile aus. Der Grund liegt in der hohen Ge­schwin­dig­keit, in der Daten sowohl gelesen als auch ge­schrie­ben werden können. Trans­ak­tio­na­le Da­ten­ban­ken müssen ständig angepasst werden. Block Storage erzeugt hier sehr gute Er­geb­nis­se, während man bei anderen Spei­cher­me­tho­den immer mit War­te­zei­ten rechnen muss. Das ist gerade für Un­ter­neh­mens­an­wen­dun­gen nicht ideal. Auch bei vir­tu­el­len Maschinen kommen Block-level Storages zum Einsatz. Mit der Technik ist es einfach, Speicher für die Vir­tua­li­sie­rung be­reit­zu­stel­len.

Darüber hinaus spielt Block Storage auch bei con­tai­ne­ri­sier­ten An­wen­dun­gen eine wachsende Rolle. Per­sis­ten­te Volumes lassen sich effizient über block­ba­sier­te Spei­cher­lö­sun­gen pro­vi­sio­nie­ren und sind für zu­stands­be­haf­te­te Workloads wie Da­ten­ban­ken oder Such­in­di­zes ideal geeignet.