ブロックストレージとファイルストレージの違いについて

Question

質問内容

ブロックストレージとファイルストレージの違いは以下『前提』に記載させていただいている通り、ファイルシステムを構成しているか否かかと思っておりました。
しかし、実際にサーバからブロックストレージ内のデータにアクセスする際にはブロックストレージ自体もしくはストレージから切り出したボリューム（パーティション）単位でFSを構成して初めてディレクトリおよびファイル名でアクセスできるように感じています。ブロックストレージとファイルストレージの違いとは何なのでしょうか？なぜブロックストレージを使うときもFSを構成する必要があるのでしょうか？

前提

ブロックストレージとファイルストレージの今の認識は以下

ブロックストレージ：
データを物理ディスク上にブロック単位で管理するもの

ファイルストレージ：
ブロックストレージ上にファイルシステムを構成して、データをファイル単位で管理するもの
ネットワーク経由で複数クライアントからのアクセスも可能とするためデータ共有にも使われる

Comments

[yambejp]

とりあえずここ
https://www.softbank.jp/biz/blog/business/articles/202007/storage-difference/
疑問点がよくわからないので上記を踏まえて何がわからないのかまとめてみてください

[dodox86]

(関係無いですが) 本質問、トップページの一覧では回答数2、ですが実際は1。運営から削除されたのかもしれませんが、たびたび見るこの不具合(?)、直りませんね。

[68user]

> ファイルストレージ
> ネットワーク経由で複数クライアントからのアクセスも可能とするためデータ共有にも使われる

こう書いてあるとブロックストレージでは複数マシンでデータ共有できないと言いたいように見えますが、iSCSI 構成でも、クラウドサービスのブロックストレージ (Amazon EBS・Azure Managed Disk・Google Persistent Disk など) でも、いずれも複数マシンでブロックストレージの共有が可能です。

Answer 1

そのような区別は、そのデバイスをある視点、たとえばOSから見てどのように見えるかを表わしています。それがどのように実現されていたり、どのように使っているかまで見てしまうとわからなくなります。

OSにネットワーク経由で接続しているストレージを考える場合、それがNFSでつながっていれば、データをファイル単位でやりとりすることになるのでファイルストレージと呼びます。それがiSCSIでつながっていれば、データをブロック単位でやりとりすることになるのでブロックストレージと呼びます。

ブロックストレージ：
データを物理ディスク上にブロック単位で管理するもの

違います。 物理ディスクであるかどうかは関係ありません。
そのストレージとデータをやりとりするときに512byteなどのブロック単位で行なうものです。

ファイルストレージ：
ブロックストレージ上にファイルシステムを構成して、データをファイル単位で管理するもの

違います。
ファイルシステムをブロックストレージ上で構成しているかどうかは関係ありません。
そのシステムとデータをやりとりする時にファイル単位で行なうものです。

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実際にブロックストレージを使う場合は、OSでその上にファイルシステムを構築してアプリケーションやユーザに見せることが多いですよね。 ですが、そのことによってそのデバイスをファイルストレージと呼ぶようにはなりません。視点のレイヤが異なるからです。

ブロックストレージをブロックそままアプリケーションに提供する場合もあります。OracleなどのDBMSはブロックデバイス上に効率よくデータを保存する仕組みを持っています。

逆にファイルシステム上にブロックデバイスを作ることもできます。OS上に仮想マシンを構築する場合、クライアントOSからブロックデバイスに見えるものは実はファイルとして保存領域が確保されています。

Comments

[master-1tan]

ご回答ありがとうございます。
ブロックストレージとかファイルストレージという区分けはクライアントからのストレージへのアクセスの方法（どのプロトコルでアクセスするか）によるものであると理解しました。

その観点で調べてみたら当初の疑問を踏まえて理解が深まった気がします。ありがとうございました。
以下に改めて、自分の認識を記載してみたのでお手すきでコメントいただくとうれしいです。
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＞なぜブロックストレージを使うときもFSを構成する必要があるのでしょうか？
ブロックストレージに対してクライアントサーバからファイル単位のアクセスをしたい場合はOSのファイルシステムを返すことで実現可能。つまり、ストレージ側にファイルシステムが搭載されているかいないかの違い（その場合、ブロックストレージに対してOSのファイルシステムを介したアクセスとファイルストレージに対するOSからのアクセスに性能差はあまりないのか等、まだまだ気になることはありますが、いったん飲み込もうかと思います。）
参考サイト：
　https://active.nikkeibp.co.jp/atclact/active/14/100700086/111700009/
　https://www.fujitsu.com/jp/products/computing/storage/lib-f/tech/beginner/block/
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[TakaiY]

だいたい合っています。

なぜブロックストレージにファイルシステムを構築して使うのかという点については、視点が逆のような気がします。
ファイルシステムというのは、種々多様な記憶媒体を一貫したインターフェースで扱えるようにするために考案されたものです。これがなければ、アプリケーションはストレージ毎に異なる種々のアクセス方法を実装しなければなりません。
時代が進んで、ファイルシステムのレイヤでサービスを提供できるようになったということです。

> ブロックストレージに対してOSのファイルシステムを介したアクセスとファイルストレージに対するOSからのアクセスに性能差

それはあるでしょう。ファイルストレージの方が遅いのが一般的ですが、環境によって異なるので、いろいろな条件を鑑みて何を使うか決めることになるでしょう。

[master-1tan]

＞> ブロックストレージに対してOSのファイルシステムを介したアクセスとファイルストレージに対するOSからのアクセスに性能差
＞
＞それはあるでしょう。ファイルストレージの方が遅いのが一般的ですが、環境によって異なるので、いろいろな条件を鑑みて何を使うか決めることになるでしょう。

なるほど。よくよく考えたらクライアントからファイル単位でアクセスしたいときブロックストレージ、ファイルストレージどちらもOS上のFSは経由するわけなので、ファイルストレージのほうが一般的にはアクセス性能が劣るのは理解できました。
ブロックストレージの場合）
クライアントユーザ　⇒　OS上のFS　⇒　特定のボリュームのブロック
ファイルストレージの場合）
クライアントユーザ　⇒　OS上のFS　⇒　ストレージ上のFS　⇒　特定のボリュームのブロック

[TakaiY]

ブロックストレージとファイルストレージの性能差については、ブロックストレージが速いという簡単なことではないので、比較したいのであれば具体的な実装で判断すべきだと思います。