ブロックストレージとは？
ブロック・ストレージは、情報を固定サイズのブロックに分割し、それぞれが独立して動作するデータの保存方法です。これらのブロックは別々に保存され、複数の場所に分散させることができます。各ブロックには一意の識別子が割り当てられ、システムは効率的にデータを取り出すことができます。ブロック・ストレージでは、データはブロック・レベルで管理されるため、データベース、仮想マシン、エンタープライズ環境など、パフォーマンスを重視するアプリケーションに最適です。
ブロック・ストレージは、SAN（ストレージ・エリア・ネットワーク）やクラウド・インフラストラクチャを通じて企業環境に導入されることがよくあります。ストレージ・システムは各ブロックを個別のハードディスク・ドライブとして扱い、ファイル・システムでフォーマットしてオペレーティング・システムからアクセスすることができます。このため、ブロック・ストレージは汎用性が高く、高性能なデータ・アクセスや大規模なストレージ・ソリューションが求められるシナリオに適しています。特に、パフォーマンス、拡張性、柔軟性が優先されるシナリオで有用です。主な使用例
- 仮想化：仮想マシンは、ブロック・ストレージが提供する効率的でスケーラブルなストレージ・ソリューションを必要とします。各仮想マシンは専用のストレージ・ブロックにアクセスできるため、最適なパフォーマンスを確保できます。
- データベースブロックストレージは、大規模なデータベースやトランザクションシステムの管理に不可欠な、高速な読み取り/書き込み操作を可能にします。
- クラウド環境：クラウドサービスプロバイダーは、ブロックストレージを使用して、スケーラブルでオンデマンドのストレージソリューションを提供します。データのブロックを異なるリージョンに保存できるため、データの冗長性と可用性を確保できます。
ブロックストレージの利点と課題
ブロック・ストレージにはいくつかの利点があります。主な利点の1つは柔軟性です。各ブロックは異なるファイルシステムや構成でフォーマットできるため、管理者は特定のワークロードに合わせてストレージソリューションをカスタマイズできます。このため、ブロック・ストレージは、データベース、エンタープライズ・システム、仮想マシンなど、需要の高いアプリケーションに最適です。さらに、パフォーマンスも重要な利点です。ブロックは一意の識別子で直接アクセスできるため、ストレージシステムは高速な読み取り/書き込み操作を実現でき、レイテンシに敏感なワークロードやデータ集約型アプリケーションに適しています。
もうひとつの利点は、拡張性の高さです。ブロックストレージは、ストレージブロックやディスクを追加することで簡単に拡張できるため、企業はデータの増加に合わせてストレージを拡張することができます。この適応性により、大幅なダウンタイムやシステムのオーバーホールを伴わないシームレスなアップグレードが可能になります。さらに、データの冗長性と信頼性は、一般的にクラウド環境やSANインフラストラクチャのブロックストレージと組み合わせて使用されるレプリケーションやバックアップ戦略によって確保されることが多く、重要なビジネスデータを保護します。
ブロック・ストレージには、その利点にもかかわらず、特に複雑さとコストに関していくつかの課題があります。ブロック・ストレージ・ソリューションのセットアップと管理、特にSAN環境では、専門的なスキルとインフラが必要になることがあります。たとえばSANでは、専用のネットワーク・ハードウェアと熟練した管理者が必要になるため、総所有コストが増加する可能性があります。さらに、ブロックストレージにはメタデータレイヤーが組み込まれていないため、ファイルレベルの操作を処理するために追加のソリューションが必要となり、導入の複雑さがさらに増します。
特に大規模なブロック・ストレージ・システムを導入する場合、コスト効率も懸念事項となります。ブロック・ストレージは高いパフォーマンスを提供する一方で、オブジェクト・ストレージなどの他のタイプのストレージよりも高価になる可能性があります。特に、レプリケーションやバックアップ・インフラストラクチャを含む高可用性セットアップの必要性を考慮する場合はなおさらです。組織は、特定のストレージ要件に応じて、パフォーマンスとコストのトレードオフを慎重に評価する必要があります。
ブロックストレージ開発年表
ブロックストレージは、技術ニーズの変化やデータストレージの革新に対応しながら、長年にわたって大きく進化してきました。当初はハイパフォーマンス・コンピューティング環境の要求を満たすために設計されたブロック・ストレージは、その後、エンタープライズ・ストレージ・システム、仮想化、クラウド・インフラストラクチャにおける重要なテクノロジーとなりました。
- 1950年代～1960年代ブロックストレージの概念は、初期のメインフレームコンピュータの登場とともに生まれ、磁気テープやディスクがブロック単位でのデータの保存と検索に使用されました。
- 1980s:SCSI（Small Computer System Interface）プロトコルの開発により、より高速で効率的なブロックレベルのストレージデバイスへのアクセスが可能になりました。これは、現代のSAN環境への重要な一歩となりました。
- 1990s:ストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）が普及し、ブロック・ストレージ専用のネットワークが提供され、大企業がストレージをより効率的かつ安全に管理できるようになりました。
- 2000s:仮想化の台頭により、ブロック・ストレージは、ハイパフォーマンスなストレージ・ソリューションを必要とする仮想マシンとデータベースをサポートする上で重要な役割を果たしました。
- 2010s:クラウド・サービス・プロバイダーがブロック・ストレージを自社製品に統合し始め、スケーラブルでオンデマンドのブロック・ストレージ・サービスを実現。AWSはElastic Block Storage（EBS）を発表し、クラウドベースのブロックストレージの標準を確立しました。
- 2020s:NVMe（Non-Volatile Memory Express）とオールフラッシュ・ストレージの技術革新により、ブロック・ストレージの速度と効率がさらに向上し、クラウドやエンタープライズ環境でレイテンシが重視されるアプリケーションの最有力選択肢となっています。
ブロックストレージの今後の動向
データが指数関数的に増加し続ける中、ブロック・ストレージの将来は、パフォーマンス、効率の向上、新興テクノロジーとの統合に焦点が当てられるでしょう。重要なトレンドの1つは、NVMe over Fabrics（NVMe-oF）の継続的な採用です。これは、クラウド環境とオンプレミス環境の両方で、ブロック・ストレージのレイテンシの大幅な削減とスループットの向上を約束します。また、ハイブリッドクラウドやマルチクラウドアーキテクチャの台頭により、さまざまなクラウドプラットフォームでシームレスに運用できる柔軟で拡張性の高いブロックストレージソリューションの需要も高まるでしょう。さらに、高速で効率的なデータアクセスを必要とするAIや機械学習のワークロードは、リアルタイム処理のパフォーマンスを最適化するブロックストレージの技術革新を後押しするでしょう。
よくあるご質問
- オブジェクト・ストレージではなくブロック・ストレージを選ぶ理由
パフォーマンスと低レイテンシアクセスが重要な場合、オブジェクトストレージではなくブロックストレージが選択されることがよくあります。ブロック・ストレージは、データベース、仮想マシン、トランザクション・システムなど、データへの迅速なアクセスや変更が必要なシナリオに適しています。オブジェクト・ストレージは、データをオブジェクトと呼ばれる個別の単位として管理・保存するデータ・ストレージ・アーキテクチャで、データ自体、メタデータ、一意の識別子を含みます。そのため、バックアップやメディアファイルなど、大量の非構造化データの保存に適しています。 - ブロック・ストレージはNASですか？
いいえ、ブロック・ストレージはネットワーク・アタッチド・ストレージ（NAS）とは異なります。ブロック・ストレージは、データを固定サイズのブロックに分割して個別に保存することで、より低いレベルで動作しますが、NASはファイル・システム・レベルで機能し、ネットワーク経由で完全なファイルを保存および取得します。NASは通常、ファイル共有やコラボレーションに使用され、ブロック・ストレージはデータベースや仮想マシンなど、パフォーマンス重視のアプリケーション向けに設計されています。 - ブロック・ストレージとブロブ・ストレージの比較は？
ブロックストレージとブロブストレージは目的が異なります。ブロックストレージはデータを小さく管理しやすいブロックに分割するため、データベースや仮想マシンなど、高速な読み取り/書き込み速度を必要とする高性能アプリケーションに最適です。一方、ブロブ（Blob：Binary Large Object）ストレージは、非構造化データの保存に適しています。ブロック・ストレージがパフォーマンスと粒度を重視するのに対し、ブロブ・ストレージはスケーラビリティとコスト効率を重視してクラウド環境でよく使用されます。 - ブロックレベル・ストレージの例とは？
ブロックレベルのストレージの例としては、AWSが提供するAmazon Elastic Block Store（EBS）があります。EBSでは、Amazon EC2インスタンスにアタッチできるストレージボリュームを作成できます。