互联网十万个为什么之什么是块存储？

块存储是一种数据存储技术，它将数据分为固定大小的数据块，并且每个数据块都有唯一的地址。在块存储系统中，存储卷被当作独立磁盘驱动器使用，并且通过存储区域网络（SAN）或本地接口如SCSI、SATA等连接到服务器。服务器的操作系统负责管理这些块，并执行读写操作。块存储提供高性能和低延迟的存取，非常适合于需要高速数据处理的应用环境，如数据库、电子邮件服务器、高性能计算和关键业务应用等。

块存储有什么优势？

• 高性能：块存储系统提供了低延迟和高吞吐量的数据访问，这使得它非常适合执行输入输出密集型的应用，如数据库和在线事务处理（OLTP）系统。
• 灵活性：由于块存储将数据分成独立的块，它可以灵活地分配和管理这些块。存储空间可以动态地增减，适应不同大小的需求。
• 直接访问：块级存储提供了对存储资源的直接控制，可以绕过复杂的文件系统层次，减少了存取数据时的开销。
• 兼容性：块存储可以通过各种接口（如SCSI、iSCSI、Fibre Channel）直接集成到现有的服务器和操作系统中，不需要改变现有的应用架构。
• 冗余和恢复：块存储系统通常支持高级的数据冗余和恢复技术，如RAID配置，这有助于提高数据的可靠性和系统的可用性。

块存储有哪些实际应用？

• 数据库管理系统 (DBMS) 数据库是块存储使用的最典型场景之一，尤其是关系型数据库（如Oracle、SQL Server、MySQL），这些系统需要持续且快速地处理大量随机I/O操作。块存储提供高性能的I/O处理能力，对于需要执行大量事务处理的数据库应用来说，这一点至关重要。例如，在金融服务行业，高频交易平台可能依赖块存储来确保交易数据的快速处理和记录。
• 企业资源规划 (ERP) 系统 这类系统通常支持企业的关键业务流程，包括财务、人力资源和供应链管理。ERP系统需要高可用性和稳定性，块存储可以为这些应用提供一致性和性能保障。例如，一个全球性制造企业可能会使用SAP ERP系统，通过块存储解决方案来确保业务数据的实时处理和分析。
• 虚拟化环境 服务器虚拟化如VMware, Hyper-V等环境中，多个虚拟机共享物理硬件资源。块存储为每个虚拟机提供独立的存储块，确保数据隔离和性能。例如，一个数据中心可能会部署具有数百个虚拟机的虚拟化基础设施，块存储在这里作为共享存储资源，提供高效的数据访问和管理。
• 电子邮件和通信系统 电子邮件服务或其他企业级通信解决方案需要处理大量的邮件数据，并且往往面临并发用户访问。块存储可以提供适当的性能，以支持数以万计的用户同时访问邮件系统。例如，一个国际公司的内部通信系统可能依赖块存储来确保员工能够迅速无阻地收发电子邮件。
• 备份和灾难恢复 (DR) 在备份和灾难恢复方案中，数据的快速恢复至关重要。块存储提供的快速数据复制和恢复功能可以确保业务连续性和减少停机时间。例如，银行可能会有一个复杂的DR策略，使用异地多活的块存储系统来确保在任何一个数据中心故障的情况下都能快速恢复服务。

块存储的工作原理是什么？

块存储的工作原理基于将数据分割成固定大小的序列单元，称为“块”（block），每个块都可以独立寻址。这种存储方式类似于传统硬盘驱动器的工作方式，但在块存储系统中，这些块可以跨多个磁盘驱动器和设备扩散。

数据分割与寻址

数据在写入块存储系统时，被分割成固定大小的数据块，并且每个块被赋予一个唯一的逻辑地址。这种方式使得数据的存取非常高效，因为操作系统可以直接访问这些独立的数据块，而不需要像文件存储那样遍历文件系统。

存储协议与连接

块存储系统通过存储协议如SCSI、iSCSI或Fibre Channel与主机服务器通信，并且这些通信通常发生在专用的高速网络环境中，即存储区域网络（SAN）。SAN提供了一种集中管理和高效共享存储资源的方式，优化了数据中心的存储布局。

I/O操作处理

存储控制器负责处理主机发来的输入输出请求，并将这些请求映射到物理磁盘上相应的数据块。控制器还负责执行数据保护和优化的操作，比如实现RAID来提高数据的冗余性和可靠性。

系统可靠性与扩展性

块存储系统通常支持多路径I/O（MPIO）和故障转移功能，确保在组件或路径出现故障时数据的连续可访问性。此外，现代块存储系统支持存储虚拟化，允许管理员灵活配置和扩展存储资源，以适应业务需求的变化。