Datenspeicher: Was sind Datei-, Block- und Objektspeicher?

Jedes Unternehmen arbeitet heute mit Daten. Die Art und Weise, wie ein Unternehmen Daten sammelt, verwaltet, speichert und nutzt, kann den Unterschied ausmachen, ob ein Unternehmen in einem sich ständig weiterentwickelnden Markt wettbewerbsfähig bleibt oder ob es nicht mithalten kann.

Die Datenspeicherung ist für den Erfolg moderner Unternehmen von entscheidender Bedeutung, denn ein Dateispeichersystem bestimmt weitgehend, wie einfach der Zugriff auf immer größere Informationsmengen und deren Verwaltung ist. Unternehmen stehen zwar viele Speicheroptionen zur Verfügung, doch nicht alle eignen sich gleichermaßen für jeden Bedarf.

In diesem Artikel stellen wir die drei wichtigsten Arten der Datenspeicherung vor, wie sie funktionieren, wie sie sich unterscheiden und warum das wichtig ist.


Was ist Dateispeicherung?

Die Dateispeicherung ist eine hierarchische Form der Datenspeicherung. Wenn Sie jemals Ordner auf einem PC erstellt oder organisiert haben, haben Sie eine Dateispeicherung verwendet. Diese Art der Speicherung, die auch als dateibasierte Speicherung bezeichnet wird, besteht aus Dateien, die in Ordnern und Unterordnern gespeichert werden, die sich in einem Verzeichnis befinden. Dieser Typ wird am häufigsten zum Speichern von Informationen auf der Festplatte eines Computers oder auf einem NAS-Gerät (Network-Attached Storage) verwendet und eignet sich am besten für die schnelle Speicherung und den schnellen Zugriff auf Daten.

Um auf eine bestimmte Informationsdatei zuzugreifen, müssen Sie lediglich den Pfad kennen, damit Sie sich durch das Verzeichnis, die Unterverzeichnisse, Ordner usw. durcharbeiten können. Ein Pfad könnte zum Beispiel wie folgt aussehen:

C: > Dokumente > Persönliche Steuern > 2022 > 2022_1040.pdf

Die Dateispeicherung eignet sich am besten für unstrukturierte Daten, die sich leicht kategorisieren lassen. Wenn das Datenvolumen wächst, müssen zur Skalierung des Dateispeichers neue Hardwaregeräte hinzugefügt oder vorhandene Geräte durch Geräte mit höherer Kapazität ersetzt werden. Dies kann mit der Zeit teuer werden.

Nachteile der Dateispeicherung

Bei zu großen Datenmengen wird die Dateispeicherung jedoch nicht nur teuer, sondern auch unhandlich und zeitaufwändig. Die Suche nach jeder einzelnen Datei kann schnell und einfach sein, bis man zehn Millionen Dateien in Tausenden von Verzeichnissen auf Hunderten von Speichergeräten gespeichert hat.

Vorteile der Dateispeicherung

Zu den Vorteilen der Dateispeicherung gehören:

  • Einfachheit - den Computernutzern vertraut, unkomplizierter, einfacher Zugriff auf Informationen, sofern man den Pfad kennt
  • Gemeinsame Nutzung von Dateien - die zentrale Speicherung in einem lokalen Netzwerk (LAN) macht den Zugriff auf die gespeicherten Daten für jeden einfach.
  • Vertraute Protokolle - die Dateispeicherung beruht auf gängigen Protokollen, die in der gesamten Computerwelt verwendet werden, wie Network File System (NFS), Common Internet File System (CIFS) und Server Message Block (SMB)
  • Kosteneffizient (bis zu einem gewissen Grad) - mit einem NAS-Gerät können Sie Daten von teuren Servern abziehen und auf weniger kostspieligen, mit dem LAN verbundenen Geräten speichern
  • Sicherung/Wiederherstellung - die Speicherung von Sicherungsdaten auf LAN-Geräten ermöglicht Ihnen eine schnelle Wiederherstellung, wenn Ihr Netzwerk ausfällt

Heutzutage ist auch die Cloud-basierte Dateispeicherung eine Option. Sie können Daten in Dateihierarchien in der Cloud speichern, auf die Server, Anwendungen und Mitarbeiter einfach und schnell zugreifen können.


Was ist Blockspeicher?

Wie der Name schon sagt, werden bei der Blockspeicherung Informationen in Blöcken gespeichert, die zwischen 256 KB und 4 MB an Daten enthalten. Die Blöcke sind nicht hierarchisch organisiert, sondern werden in zufälliger Reihenfolge auf dem Speichergerät abgelegt. Das verlangsamt den Zugriff jedoch nicht, da jeder Block eine eindeutige Kennung hat, die ihn von jedem anderen Block unterscheidet.

Wenn eine Anwendung eine Datei benötigt, sendet sie eine Anfrage an das Blockspeichersystem, und das System sammelt alle relevanten Blöcke schnell und effizient ein und fügt sie dann zu einer vollständigen Datei zusammen. Die Blockspeicherung ist unter anderem deshalb so schnell, weil sie außer der eindeutigen Kennung für jeden Block keine Metadaten verwendet. Das macht die Blockspeicherung sehr effizient, da die Daten fast die gesamte Kapazität einnehmen können und kein Platz für die Speicherung von Metadaten geschaffen werden muss.

Aufgrund seiner Schnelligkeit verwenden Unternehmen Blockspeicher, wenn sie eine schnelle Skalierung und eine schnelle Lese-/Schreibleistung benötigen.

Vorteile von Blockspeicher

Neben der höheren Geschwindigkeit und Leistung von Blockspeichern gibt es weitere Vorteile:

  • Inkrementelle Änderungsmöglichkeit - während bei der Dateispeicherung die gesamte Datei geändert werden muss, können bei der Blockspeicherung inkrementelle Änderungen an bestimmten Blöcken vorgenommen werden, indem diese ersetzt, eingefügt oder gelöscht werden. Das ist einer der Gründe, warum sich Blockspeicher so gut für Dateien eignen, die häufig aktualisiert werden müssen, wie z. B. Datenbanken.
  • Verbesserte Zuverlässigkeit - Daten lassen sich einfach und schnell aus blockbasierten Sicherungen wiederherstellen, so dass Unternehmen auch bei Ausfällen oder Fehlfunktionen betriebsbereit bleiben können.

Nachteile der Blockspeicherung

Der Nachteil von Blockspeicher ist, dass er kostspieliger sein kann, da SANs (Storage Attached Networks) in der Anschaffung und Verwaltung teuer werden können. Die Blockspeicherung ist auch komplexer als die Dateispeicherung und erfordert manchmal sogar eine spezielle Ausbildung oder Erfahrung der Administratoren, um damit arbeiten zu können. Schließlich erschwert das Fehlen von Metadaten (die die Blockspeicherung so effizient machen) auch die Suche nach gespeicherten Daten.


Was ist Objektspeicherung?

Bei der Objektspeicherung werden die Daten als einzelne Objekte gespeichert. Jedes Objekt hat eine eindeutige Identifizierungsnummer und Metadaten. Die Objektspeicherung ist flach, d. h. sie basiert nicht auf einer Hierarchie. Außerdem ist sie API-freundlich, so dass sie sich leicht in bestehende Anwendungen und Systeme einbinden lässt, und extrem skalierbar. Diese Speicherart wird von vielen Anbietern öffentlicher Clouds wie AWS S3 sowie von Unternehmen mit Speicherlösungen vor Ort bevorzugt.

Metadaten sind bei Objektspeichern sehr wichtig. Benutzer können viele Details in die Metadaten aufnehmen, z. B. Informationen zum Ersteller, Schlüsselwörter und sogar Sicherheits- und Datenschutzrichtlinien sowie Zugriffsregeln. Obwohl die Objekte in einem großen Pool gespeichert werden, ist es dank der eindeutigen Bezeichner und Metadaten einfach und schnell, auf jede beliebige Datenmenge zuzugreifen, wenn sie benötigt wird.

Die Objektspeicherung ist mehr als jeder andere Speichertyp für die riesigen Datenmengen von heute bestens geeignet. Diese Daten sind in der Regel unstrukturiert und lassen sich nur schwer hierarchisch organisieren (z. B. Social-Media-Inhalte, Videos, E-Mails, Sensordaten von Verkehrsampeln, Wettersatellitenbilder und vieles mehr).

Skalierbarkeit ist die größte Stärke von Objektspeichern. Selbst wenn die Daten auf Petabytes und Exabytes anwachsen, befinden sich alle Objekte in einem Namensraum. Und selbst wenn dieser Namensraum über Hunderte von Hardwaregeräten und Standorten verteilt ist, kann das System bei Bedarf schnell auf jedes einzelne Objekt zugreifen.

Vorteile der Objektspeicherung

Neben der extremen Skalierbarkeit bietet die Objektspeicherung noch weitere Vorteile:

  • Datenanalyse - dank der vielen Metadaten haben Unternehmen bei der Objektspeicherung eine genaue Kontrolle darüber, wie und wann die Daten geparst werden
  • Datenintegrität - Erasure Coding ist eine Funktion von Objektspeichersystemen, die Integritätsprüfungen an Daten durchführen kann, um Beschädigungen zu erkennen und beschädigte Objekte bei Bedarf wiederherzustellen
  • Kosteneffiziente Daten auf Abruf - mit Objektspeicher können Sie nur für die benötigte Kapazität bezahlen und diese dann im Laufe der Zeit bei wachsendem Datenvolumen aufstocken

Nachteile von Objektspeicher

Es gibt einige Nachteile von Objektspeicher. Einer davon ist, dass er langsamer ist als Datei- und Blockspeicher. Herkömmlicher Objektspeicher wurde im Vergleich zu Blockspeicher als "billig und tief" bezeichnet, da er zwar insgesamt günstiger ist, aber nicht mit der Geschwindigkeit und Effizienz von Blockspeicher mithalten kann. Die mangelnde Geschwindigkeit macht Objektspeicher auch zu einer schlechten Wahl für schreibintensive Workloads.


Dateispeicher vs. Blockspeicher vs. Objektspeicher: Was ist der Unterschied und warum ist er wichtig?

Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung der Unterschiede zwischen Datei-, Block- und Objektspeicher.

Dateispeicher sind schnell und einfach. Aufgrund ihres hierarchischen Formats eignet sie sich gut für Dateien, auf die sequentiell zugegriffen wird. Die Dateispeicherung wird jedoch weniger effektiv, wenn das Datenvolumen wächst, und kann bei zu vielen Daten umständlich und langsam werden.

Blockspeicher sind schnell und effizient und eignen sich gut für die Speicherung großer Dateien, auf die zufällig zugegriffen wird, wie z. B. Anwendungsprotokolle oder Datenbanken. Die Skalierung dieses Speichertyps kann teuer werden, und die Nachverfolgung und Suche von Daten kann aufgrund fehlender Metadaten schwierig sein.

Objektspeicher sind unbegrenzt skalierbar und ideal für unstrukturierte Daten, auf die nach dem Zufallsprinzip zugegriffen wird. Die umfangreichen Metadaten machen die Organisation und den Zugriff auf Daten einfach und effizient. Außerdem gilt er als kosteneffizient, da Unternehmen in der Regel nur für das zahlen, was sie auch nutzen. Er ist jedoch langsamer als Datei- und Blockspeicher und wird häufig für Archive und Datensicherungen verwendet.

Hier sind einige Szenarien, in denen jeder Speichertyp ideal ist:

Dateispeicher

  • Dateispeichersystem mit gemeinsamem Content-Repository
  • Cloud-basierte Arbeitsdateien für einfache Zusammenarbeit und Aktualisierungen
  • Projekte zum maschinellen Lernen, wenn große Datenmengen sehr schnell verarbeitet werden müssen
  • Geringes Volumen an Geschäftsdateien für einfache Verwaltung und niedrige Anfangskosten

 

Blockspeicher

  • Unternehmenskritische Anwendungen, wie ERP- und CRM-Systeme
  • Disaster Recovery, für eine schnelle und einfache Wiederherstellung
  • Datenbankspeicher, für schnellen Datenzugriff
  • Hohes Volumen an Dateien, auf die häufig zugegriffen wird, insbesondere solche, die schreibintensiv sind

 

Objektspeicher

  • Entwicklung von Anwendungen und Websites
  • Speicherung von unstrukturierten Daten
  • Verwaltung und Analyse von Daten am Rande des Netzwerks
  • Speicherung von Archivierungsdaten

 

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Datei-, Block- und Objektspeicher zu kennen, damit Sie die richtige Entscheidung für den Einsatz der einzelnen Speicherarten treffen können. Kein Speichertyp ist ideal für alle Arbeitslasten oder Anforderungen. Machen Sie sich klar, wie und wann Ihre Daten verwendet werden und wie oft auf sie zugegriffen wird. Auf diese Weise können Sie sicherstellen, dass Ihr Unternehmen produktiv und effizient bleibt und der Speicher nicht zu einem Engpass für Ihren Erfolg wird.