Przechowywanie danych niczym praca listonosza

W dzisiejszym cyfrowym świecie, gromadzenie, zarządzanie i przechowywanie danych odgrywają kluczową rolę w różnorodnych sferach życia, począwszy od indywidualnych użytkowników, poprzez małe firmy, aż po korporacje. Przestrzenie dyskowe oraz sposoby przechowywania danych stanowią fundament całego ekosystemu informacyjnego, zapewniając integralność, dostępność i bezpieczeństwo danych.

Istnieje wiele różnych typów systemów przechowywania danych, z których każdy ma swoje unikalne cechy, zalety i zastosowania.

W artykule, dla lepszego zrozumienia jako osoba nietechniczna, zastosowałam porównanie do pracy listonosza i firm kurierskich. Co z tego wynikło? Dowiesz się już za chwilę.

Dyski twarde i macierze, czyli listonosz i firma kurierska

Na początek główne typy przechowywania danych, takie jak dyski twarde (HDD), dyski SSD oraz macierze dyskowe, można przyrównać do pracy listonosza i firm kurierskich, co może pomóc zrozumieć ich charakterystykę, wydajność i typowe zastosowania.

Sprawdzamy przechowywanie danych w Pure Storage Evergreen

Oto kilka głównych typów systemów przechowywania danych, wraz z ich podobieństwami i różnicami.

Dyski twarde (HDD): Tradycyjny listonosz

Niczym listonosz, który pieszo lub rowerem dostarcza korespondencję. Jest to metoda niezawodna, ale wolniejsza i bardziej czasochłonna. Służą do codziennego dostarczanie dużych ilości korespondencji w miejscach, gdzie czas dostawy nie jest krytyczny (archiwizacja, backupy).

Zalety:

•               Niskie koszty w przeliczeniu na jednostkę pojemności.

•               Pojemność: Idealne do przechowywania dużych ilości danych, które nie wymagają szybkiego dostępu.

Wady:

•               Wydajność: Wolniejszy dostęp do danych, szczególnie w przypadku operacji wejścia/wyjścia (IOPS).

•               Trwałość: Mechaniczne części mogą ulec awarii przy intensywnym użytkowaniu.

Macierze dyskowe: Firma kurierska

To jak firma kurierska, oferująca różne opcje dostawy (standardowa, ekspresowa, międzynarodowa). Może skalować swoje zasoby w zależności od potrzeb klientów. Wykorzystywane w takich środowiskach, jak: centra danych, serwery i przechowywanie w chmurze.

Zalety:

•               Skalowalność: Łatwość rozbudowy w miarę wzrostu potrzeb. Możliwość łączenia wielu dysków (HDD lub SSD) w celu zwiększenia pojemności i wydajności.

•               Zarządzanie: Zaawansowane funkcje redundancji, migawki danych, replikacja.

•               Wydajność: Możliwość optymalizacji wydajności poprzez łączenie różnych typów dysków. Może być optymalizowana do różnych zastosowań, łącząc zalety HDD i SSD.

Wady:

•               Koszty: Wyższe koszty początkowe i operacyjne związane z zakupem i zarządzaniem sprzętem oraz oprogramowaniem.

•               Złożoność: Wymaga zaawansowanej konfiguracji i zarządzania.

1,2,3, re:Invent w trzech odsłonach 

Główne typy systemów przechowywania – ich wady i zalety

Teraz skoncentrujemy się na charakterystyce, zastosowaniach, wadach i zaletach trzech głównych typów systemów przechowywania danych, jakimi są: Block Storage, File Storage i Object Storage.

Każdy z nich jest inny, a wybór odpowiedniego typu zależy od konkretnych potrzeb i preferencji użytkownika lub organizacji.

Porównanie różnych typów przestrzeni dyskowych do roznoszenia korespondencji przez listonosza lub firmę kurierską może być użytecznym sposobem na zrozumienie ich charakterystyki i różnic w działaniu. Oto jak można to zobrazować:

Block Storage: Kurier przesyłający paczki

Jest to najbardziej podstawowy typ przechowywania danych, gdzie dane są przechowywane w postaci małych bloków o stałej wielkości. Każdy blok ma swój unikalny identyfikator i może być zarządzany niezależnie od reszty danych. Jest szeroko stosowany w systemach operacyjnych, bazach danych i aplikacjach wymagających niskiego poziomu dostępu do danych, takich jak serwery wirtualizacji.

To jakby kurier roznosił paczki do różnych adresów. Każda paczka jest samodzielnym, niezależnym blokiem danych, który można dowolnie przesłać lub odebrać.

Zalety:
Zapewnia szybki dostęp do danych i wysoką wydajność, dzięki możliwości bezpośredniego odczytu i zapisu danych na poziomie bloków. Jest również skalowalny i elastyczny, umożliwiając dostosowanie wielkości bloków do konkretnych potrzeb.

Idealny do dostarczania ważnych dokumentów wymagających szybkiego przetworzenia, takich jak listy polecone.

Wady:
Wymaga zaawansowanego zarządzania dyskami i partycjami, co może być skomplikowane. Ponadto, wymaga bardziej zaawansowanego oprogramowania do zarządzania i zapewnienia wysokiej dostępności i bezpieczeństwa danych.

Potrzeba dokładnej organizacji i zarządzania paczkami (bloki danych). Trzeba dokładnie wiedzieć, gdzie każda paczka (blok) powinna trafić.

File Storage: Listonosz roznoszący listy do skrzynek pocztowych

File Storage organizuje dane w postaci plików, z którymi użytkownicy mogą łatwo zarządzać za pomocą hierarchii katalogów. Każdy plik ma swoją nazwę i ścieżkę dostępu.: Jest wykorzystywany w systemach operacyjnych, serwerach plików, udostępnianiu zasobów w sieciach komputerowych oraz przechowywaniu i udostępnianiu multimediów.

To jak listonosz roznoszący listy do skrzynek pocztowych w określonych domach. Każdy list ma adres odbiorcy (ścieżka pliku), a listonosz (system) wie, gdzie każdy list ma trafić.

Zalety:

Zapewnia łatwe zarządzanie danymi za pomocą hierarchii plików i katalogów, co ułatwia organizację danych. Jest również łatwy w użyciu i dostępny dla wielu użytkowników jednocześnie.

Łatwość użycia i zarządzania – listonosz zna wszystkie adresy i dostarcza listy zgodnie z adresami (hierarchią katalogów). Idealne do codziennej korespondencji, gdzie łatwo można znaleźć i udostępnić listy.

Wady:
Może być mniej efektywny przy dużych ilościach małych przesyłek (plików). Przy dużych ilościach listów (plików) wydajność może spadać. Ponadto, zarządzanie uprawnieniami dostępu do plików może być skomplikowane w większych środowiskach.

Object Storage: Magazyn z paczkami i kodami kreskowymi

Object Storage przechowuje dane w postaci obiektów, gdzie każdy obiekt ma unikalny identyfikator oraz metadane opisujące jego zawartość. Jest stosowany w dużych skalach przechowywania danych, takich jak archiwizacja, przechowywanie danych multimedialnych, chmura obliczeniowa oraz internet rzeczy (IoT).

To jak magazyn, gdzie każda paczka ma unikalny kod kreskowy (identyfikator) i szczegółowe informacje (metadane) o zawartości. Paczki są przechowywane w dużym magazynie, a magazynier używa skanera do znalezienia odpowiedniej paczki.

Zalety:
Oferuje skalowalność na bardzo duże zbiory danych, dzięki czemu jest idealny do przechowywania danych (paczek) o zmieniających się wymaganiach. Posiada również wysoką wytrzymałość, odporność na awarie i możliwość replikacji danych dla zwiększenia bezpieczeństwa.

Idealny do długoterminowego przechowywania i archiwizacji.

Wady:
Jest zazwyczaj wolniejszy w dostępie do danych niż Block Storage lub File Storage, zwłaszcza w przypadku dużych ilości małych plików. Ponadto, zarządzanie metadanymi i katalogowaniem obiektów może być bardziej skomplikowane.

Magazynier musi używać skanera (systemu wyszukiwania), co może być czasochłonne przy dużej ilości małych przesyłek.

Protokoły komunikacyjne

Każdy rodzaj Storage posiada własne protokoły komunikacyjne, które są kluczowymi elementami w interakcji między systemami przechowywania danych a urządzeniami lub aplikacjami korzystającymi z tych danych.

Każdy z nich ma swoje własne zastosowania i cechy, które czynią je odpowiednimi dla określonych typów storage’ów i środowisk pracy. Wybór odpowiedniego protokołu zależy od specyficznych potrzeb i wymagań użytkownika lub organizacji.

Oto ogólna lista niektórych z nich:

Block Storage: iSCSI (Internet Small Computer System Interface); FC (Fiber Channel); FCoE (Fibre Channel over Ethernet).

File Storage: NFS (Network File System); SMB/CIFS (Server Message Block/Common Internet File System): Object Storage: HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol/Secure Hypertext Transfer

SDS, czyli Software-Defined Storage na przykładzie VMware vSAN

Software-Defined Storage (SDS) to podejście do zarządzania pamięcią masową, które oddziela oprogramowanie sterujące pamięcią od sprzętu, na którym dane są przechowywane. VMware vSAN jest doskonałym przykładem SDS, który tworzy elastyczną i skalowalną infrastrukturę przechowywania danych, umożliwiając organizacjom efektywne zarządzanie zasobami pamięci masowej. Oto jak VMware vSAN realizuje te cele.

vSAN jest zintegrowany z VMware vSphere i pozwala na stworzenie elastycznej, skalowalnej i łatwej w zarządzaniu infrastruktury przechowywania danych, wykorzystującej dyski twarde i dyski SSD dostępne na serwerach w klastrze ESXi.

Przykładowe Zastosowania

Centra Danych: VMware vSAN jest rozwiązaniem dla nowoczesnych centrów danych, które potrzebują elastycznej i skalowalnej infrastruktury pamięci masowej.

Chmury Prywatne i Hybrydowe: dzięki integracji z VMware Cloud Foundation i VMware Cloud on AWS, vSAN umożliwia tworzenie rozwiązań chmurowych, które łączą zasoby lokalne i chmurowe.

Wirtualizacja Pulpitów (VDI): VMware vSAN zapewnia wysoką wydajność i elastyczność dla środowisk VDI, umożliwiając szybkie skalowanie liczby wirtualnych pulpitów.

Przechowywanie Danych Krytycznych: dzięki wysokiemu poziomowi bezpieczeństwa i odporności na awarie, vSAN jest idealnym rozwiązaniem do przechowywania danych krytycznych dla biznesu.

Porównanie i wybór technologii:

Różne technologie przechowywania danych oferują unikalne korzyści i mają swoje specyficzne zastosowania. Wybór odpowiedniego rozwiązania zależy od rodzaju przechowywanych danych, wymagań aplikacji, budżetu oraz skalowalności. Kluczowe jest zrozumienie, jakie technologie najlepiej spełniają potrzeby danej organizacji, aby zapewnić efektywność, kontrolę kosztów i łatwość zarządzania w długim okresie.

•               Block Storage: najlepszy dla aplikacji wymagających wysokiej wydajności i niskich opóźnień, takich jak bazy danych.

•               File Storage: idealny do przechowywania i udostępniania plików w organizacjach, systemach operacyjnych i serwerach plików.

•               Object Storage: Najlepszy wybór dla archiwizacji, przechowywania dużych ilości danych niestrukturalnych i integracji z chmurą.

•               Software-Defined Storage: elastyczne rozwiązanie dla nowoczesnych centrów danych, umożliwiające optymalizację zasobów i łatwe zarządzanie.

Każdy typ przechowywania danych ma swoje unikalne cechy i najlepsze zastosowania, podobnie jak różne metody dostarczania korespondencji.

Posługując się „pocztową” nomenklaturą możemy podsumować, że:

Block Storage: szybkie, niezależne paczki dostarczane przez kuriera – idealne do szybkiego dostarczania ważnych danych.

•               File Storage: listy roznoszone przez listonosza do skrzynek pocztowych – łatwe do zarządzania i udostępniania codziennych danych.

•               Object Storage: paczki w dużym magazynie z kodami kreskowymi – efektywne i skalowalne przechowywanie dużych ilości niestrukturalnych danych.

•               Software-Defined Storage: można porównać do inteligentnego listonosza, który nie tylko dostarcza korespondencję, ale także dynamicznie zarządza całym procesem, optymalizując trasy, priorytetyzując przesyłki i dostosowując zasoby w czasie rzeczywistym. Dzięki temu SDS zapewnia elastyczność, skalowalność i efektywność, które są niezbędne w nowoczesnym zarządzaniu pamięcią masową.