Блочные, файловые и объектные СХД

В принципе все системы хранения данных классифицируется как блочные, файловые или объектные, причем эти термины вытекают из того, как осуществляется доступ к данным в каждом из видов.

По сути, физическое хранилище, в котором хранятся данные, имеет общую характеристику — оно содержит носитель, который может регистрировать наличие или отсутствие битов данных, и не важно, это будет самый медленный жесткий диск или сверхбыстрая флэш-память NVMe. Основное отличие между блочным, файловым и объектным хранилищем — это то, как именно они формируют общие данные из этой элементарной битовой информации.

Большая часть того, что мы знаем о способах хранения данных, основано на концепции файловой системы, которой уже несколько десятилетий.

Системы хранения с блочным доступом — например, развернутые в виде сетевых (SAN) систем — предоставляют только средства для адресации блоков хранения из файловых систем, баз данных и т. д. Когда вы покупаете SAN/блочное хранилище, вы просто покупаете массив хранения и возможность настраивать тома, чтобы сделать их доступными для приложений через файловую систему, находящуюся в другом месте в программном стеке.

SAN позволяют изменять блоки внутри целых файлов, поэтому они очень хорошо подходят для обработки баз данных и транзакций.

Системы хранения с файловым доступом — обычно используемые как сетевое хранилище (NAS) — проще всего понять как противовес вышесказанному. Другими словами, когда вы покупаете устройство NAS или связанный кластер из горизонтально масштабируемых узлов NAS, они поставляются со своей собственной файловой системой, представляя приложениям и пользователям в знакомом формате буквы дисков. Все, что делает SAN, также выполняется в системе NAS, но скрыто.

NAS лучше всего подходит для хранения и доступа к целым файлам и имеет системы блокировки, предотвращающие одновременное изменение и повреждение файлов.

Объектные системы хранения совсем другое. Они основаны на «плоской» структуре с доступом к объектам через уникальные идентификаторы, что несколько похоже на то, как веб-сайты адресуются в системе доменных имен (DNS). Это отличает их от иерархической древовидной структуры файловой системы.

Системы с объектным доступом обеспечивает огромную масштабируемость. Это потому, что они работают иначе, чем протоколы SAN и NAS. У них нет файловой системы, которая становится громоздкой по мере ее увеличения, но, как и у NAS, изменения происходят на уровне файлов, но без механизма блокировки файлов.

У объектов также есть метаданные, и многие из них потенциально могут быть определены заказчиком. Это означает, что любой атрибут может быть связан с объектом в его метаданных заголовка: приложение, с которым он связан, его характеристики защиты данных, информация о многоуровневости, когда его следует удалить, а также настраиваемые атрибуты, связанные с бизнесом или организацией.

Таким образом, объектное хранилище в высшей степени подходит для аналитики, будучи доступным для поиска в очень больших наборах данных практически по любому атрибуту.

Однако почти всегда данные объектного хранилища не являются строго согласованными, то есть, если вы просматриваете объект, который был недавно изменен, нет гарантии, что это самая последняя копия, если в ней часто вносятся изменения. Напротив, данные SAN и NAS могут быть строго согласованными, с возможностью зеркалирования наборов данных почти в реальном времени и обеспечивая гарантию безопасности.

Кроме того, хранилище объектов не может работать так же хорошо, как SAN, а иногда и NAS, в основном из-за больших служебных заголовков файлов. Оно также не может предложить манипуляцию на уровне блоков суб-файлов, необходимую для работы с базами данных и транзакционной работы, которую может выполнять SAN.

По этим ключевым причинам объектное хранилище лучше всего подходит для больших наборов неструктурированных данных, в которых объекты меняются не так часто.