Was ist AWS EBS (Elastic Block Store)?

AWS Elastic Block Store (EBS) ist Amazons Block-Level-Speicherlösung, die zusammen mit dem EC2-Cloud-Service zur Speicherung persistenter Daten verwendet wird. Das bedeutet, dass die Daten auch dann auf den AWS EBS-Servern gehalten werden, wenn die EC2-Instanzen abgeschaltet werden. EBS bietet die gleiche hohe Verfügbarkeit und niedrige Latenz innerhalb der ausgewählten Verfügbarkeitszone, sodass Nutzer die Speicherkapazität mit einem niedrigen, abonnementbasierten Preismodell skalieren können. Die Datenvolumen können dynamisch mit jeder EC2-Instanz verbunden, getrennt und skaliert werden, ähnlich wie ein physisches Blockspeicherlaufwerk. Als äußerst zuverlässiger Cloud-Dienst garantiert das EBS-Angebot eine Verfügbarkeit von 99,999 %.

Was ist ein EBS-Volumen?

Ein EBS-Volume ist eine virtuelle logische Speichereinheit, die von Amazon Web Services (AWS) bereitgestellt wird und wie eine äußerst zuverlässige und leistungsstarke Festplatte fungiert. Hochleistung bedeutet, dass es sehr schnell lesen und schreiben kann. Wie eine physische Festplatte kann man es formatieren, um verschiedene Dateisysteme zu verarbeiten, und es von einer EC2-Instanz an- und abtrennen. Ein EBS-Volume ist robust, um Ihre Daten zuverlässig mit geringem Risiko von Datenverlust zu speichern. Es ist außerdem persistent, das heißt, Sie können es stoppen und neu starten, während die Daten erhalten bleiben. Im Gegensatz zu einer physischen Festplatte ist ein EBS-Volume skalierbar, sodass Sie es an Ihre Bedürfnisse anpassen können.

AWS EBS-Volumentypen

AWS Elastic Block Storage unterscheidet sich vom Standard-EC2 Instance Store, der lediglich temporären Speicher bereitstellt, der auf den physischen EC2-Hostservern verfügbar ist. Der EC2 Instance Store ist nützlich für temporäre Dateninhalte wie Caches, Puffer oder Dateien, die über die gehosteten Server hinweg repliziert werden. Für Daten, die dauerhaft verfügbar sein müssen, unabhängig von der Betriebsdauer einer EC2-Instanz, bietet das AWS EBS folgende Speichervolumenoptionen an:

• Allgemeine SSD (gp2): Ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung für eine Vielzahl von IT-Arbeitslasten. Anwendungsfälle umfassen virtuelle Desktops, Apps, Entwicklungs- und Testumgebungen sowie andere.
• Bereitgestellte IOPS-SSD (io1): Die Hochleistungsfunktionalität eignet sich besonders gut für geschäftskritische IT-Workloads. Geeignete Anwendungsfälle sind große Datenbanken und Geschäftsanwendungen, die 16.000 IOPS oder 250 MiB/s Durchsatz pro Volumen benötigen.
• Durchsatzoptimierte HDD (st1): Eine kostengünstige Alternative für Workloads mit großem Speichervolumen und hohen Leistungsdurchsatzanforderungen. Beispiele sind Streaming-Workloads, Big-Data-Anwendungen, Logverarbeitung und Data Warehousing.
• Cold HDD (sc1): Eine kostengünstige Alternative für Anwendungsfälle, bei denen Mindestkosten für große Datenspeichermengen minimiert werden müssen. Beispiele hierfür sind Workloads, die seltener abgerufen werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass jede Speicheroption nicht einzelne physische Speichermedien darstellt, sondern ein verteiltes System von Speicheroptionen gemäß den kategorisierten Volumenoptionen. Diese AWS-Ressource bietet einen detaillierten Überblick über die verschiedenen EBS-Volumentypen. AWS EBS bietet leistungsstarke Funktionen, die es erleichtern, persistente Daten automatisch und zuverlässig zu speichern und gleichzeitig die Kosten für den Cloud-Speicher zu optimieren. Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

Amazon EBS-Schnappschüsse

Diese Funktion ermöglicht eine punktuelle Speicherung von Datenvolumen, während nur für die Änderung des Datenvolumens berechnet wird. Wenn beispielsweise 5 GB Daten zu einem bestehenden 100 GB Speicherblock mit dem Snapshot hinzugefügt wurden, berechnet AWS nur für die zusätzlichen 5 GB Daten. Snapshots können innerhalb und über AWS Availability Zones mit dem Amazon Data Lifecycle Manager und der Tag-Funktion erweitert, repliziert, geteilt, kopiert, modifiziert, verwaltet und organisiert werden. Alle EBS-Snapshots werden in AWS S3 gespeichert und garantieren bis zu 11x9 Haltbarkeit. Snapshots werden nicht als benutzerzugängliche Objekte gespeichert, sondern über die EBS-API abgerufen. Die Snapshots werden hinter den Amazon Machine Images (AMI) gespeichert und liefern alle notwendigen Informationen, um Daten wiederherzustellen und EC2-Instanzen entsprechend in der Cloud zu starten. Die Snapshot-Funktionalität ist entscheidend für Business-Continuity-Pläne für geschäftskritische Anwendungen und Dienste. Benutzer können Recovery Time Objectives (RTO) und Recovery Point Objectives (RPO) definieren und die Snapshots so verwalten, dass diese Ziele erreicht werden. Zusätzlich zu den Zielen der Datensicherung und der Notfallwiederherstellung nutzen Kunden EBS Snapshots, um Produktionsdaten für Tests und Entwicklung zu erfassen. EBS-Snapshots und -Volumes unterstützen ebenfalls Verschlüsselung, sodass Nutzer bei Bedarf benutzerdefinierte CMK aus der AWS IAM-Managementkonsole erstellen können.

Amazon EBS-optimierte Instanzen

Die EBS-optimierten Instanzen bieten eine Reihe von Leistungsverbesserungen für Speicherlasten, die kurze und intensive Phasen hoher Geräte-I/O-Operationen erfordern. Die Durchsatzleistung für EBS-optimierte Instanzen kann je nach Instanztyp zwischen 4250 und 14.000 Mbit/s variieren. Zum Beispiel ist die SSD GP2-Volumenoption so konzipiert, dass sie innerhalb von 10 Prozent ihrer Basis- und Burst-Leistung arbeitet, und zwar 99 Prozent der Zeit, in der sie so verwendet wird. Diese Funktion ermöglicht es Low-Spec-Instanzen, die hohe Leistung größerer Instanzen für einen begrenzten Zeitraum des Tages zu replizieren. Diese Funktion ermöglicht es den Nutzern, ihre Instanzen richtig zu dimensionieren und gleichzeitig EBS-Nachfragespitzen zu berücksichtigen. Daher sind die EBS-Volumes für verschiedene Speicheranwendungen optimiert und die Nachfragespitzen beeinträchtigen das Endnutzer- oder Kundenerlebnis nicht. Die EBS-Lösungen sind standardmäßig optimiert oder zu niedrigen Stundenpreisen verfügbar. Details sind hier im Amazon EBS–Optimized Instances Guide verfügbar. Weitere bemerkenswerte Funktionen des AWS EBS sind:

• Amazon EBS und NVMe: AWS bietet Non-Volatile Memory Express (NVMe)-Geräte für seine Nitro-basierten Instanztypen an, die für Hochleistungsrechnen entwickelt wurden. Das Nitro-Hypervisor-System reduziert den Virtualisierungsaufwand und bietet die gleiche hohe Leistung wie Bare-Metal-Hardware. Weitere Details hier.
• Amazon EBS Volumenleistung: Da das AWS EBS als Rohspeicherlösung bereitgestellt wird, müssen Nutzer die Systeme konfigurieren und optimieren, um die Leistung auf Linux-Instanzen zu maximieren. AWS bietet eine detaillierte Richtlinie zur Erstellung optimaler Konfigurationen für reale Arbeitslasten und Benchmarking für verschiedene I/O-Eigenschaften, EC2-Instanzen und EBS-Volumen. Weitere Details hier.
• Amazon EBS-Verschlüsselung: Die Verschlüsselungslösung unterstützt alle EBS-Volume-Typen, um Daten im Ruhestand, Übergang, Snapshots und Instanzen zu sichern. AWS verspricht durch Verschlüsselung minimale Auswirkungen auf die Leistung des Speichervolumens. Benutzer können die Kontrolle, Richtlinien und Sicherheit von Snapshots und Volumendaten mit dem IAM und AWS Key Management Service (AWS KMS) verwalten. Weitere Details hier.
• EBS CloudWatch-Ereignisse: Benutzer können Richtlinien und automatisierte Aktionen als Reaktion auf EBS-Ereignisbenachrichtigungen festlegen. Diese Maßnahmen können betriebliche Änderungen an der Umwelt, Aktivierung von AWS Lambda-Funktionen, Batch-Jobs, Anpassung der EBS-Kapazität und andere umfassen. Weitere Details hier.

Die Wahl für AWS EBS-Volumina sollte Teil einer umfassenden Cloud-Management-Strategie sein, zusammen mit den notwendigen Ressourcen zur Maximierung des Wertpotenzials der verfügbaren AWS EBS-Tools und -Funktionen. Die Strategie sollte eine tiefgehende Analyse der I/O-Leistung des Speichervolumens und der Datenübertragungsdurchsatzanforderungen, Backup- und Katastrophenwiederherstellungsziele sowie Budgetierung und Finanzplanung für skalierbare Workloads umfassen. Mit der großen Auswahl des Amazon Elastic Block Store können Unternehmen dann geeignete Speicherkapazitäten für verschiedene Anwendungsfälle auswählen und gleichzeitig ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten, Leistung und Zuverlässigkeit ihres persistenten Datenspeicherportfolios gewährleisten.

Nachteile von AWS EBS

Obwohl AWS EBS-Funktionen für viele Anwendungen äußerst nützlich sind, gibt es auch Nachteile. Berücksichtigen Sie diese und berücksichtigen Sie EBS für Ihre Bedürfnisse.

1. EBS wird für die temporäre Lagerung nicht empfohlen

EBS ist auf Persistenz und Langlebigkeit ausgelegt, zwei Funktionen, die für den kurzfristigen Gebrauch nicht benötigt werden. Es ist teuer, weil man für den bereitgestellten Speicher bezahlt, nicht für den genutzten Speicher. Wenn man nur einen kleinen Bruchteil eines EBS für ein paar Stunden nutzt und dann die Daten löscht, muss man trotzdem für die gesamte Kapazität bezahlen. Wenn man nicht daran denkt, das Volumen und die Snapshots manuell zu löschen, zahlt man weiter. Eine bessere Alternative ist der EC2-Instanzspeicher.

2. Einschränkungen beim Zugriff auf mehrere Instanzen

EBS-Volumes können nicht über mehrere Instanzen hinweg geteilt werden. Jedes EBS-Volume kann jeweils nur an einen EC2 angeschlossen werden. Wenn Sie mehrere EC2-Instanzen haben, die dieselben Daten benötigen, müssen Sie das EBS-Volume manuell an jede benötigte Instanz anhängen und trennen. Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung eines Amazon Elastic File System (EFS) für die gemeinsame Datenspeicherung.

3. Begrenzte Haltbarkeit im Vergleich zu AWS S3 und AWS EFS

Sowohl AWS S3 als auch AWS EFS haben eine überlegene Haltbarkeit gegenüber EBS, da sie über viele Verfügbarkeitszonen hinweg repliziert werden. Ein EBS arbeitet nur in einer Verfügbarkeitszone, daher ist es bei einem Ausfall einem höheren Risiko ausgesetzt. S3 verfügt über eine verteilte Architektur, was die Haltbarkeit an die Spitze stellt. Es eignet sich am besten für großflächige und unstrukturierte Daten. Amazon EFS bedient mehrere Instanzen und ist fast so langlebig wie S3. EBS eignet sich am besten für strukturierte Datenbanken, bei denen geringe Latenz und hohe Leistung erforderlich sind.

4. Probleme mit Netzwerklatenz

EBS kommuniziert über das AWS-Netzwerk und ist nicht direkt mit einer Instanz verbunden, was zu höherer Latenz führt. Wenn du schnellere Lese-/Schreibgeschwindigkeiten brauchst, ist der EC2 Instance Store die bessere Wahl.

5. Komplexität bei Verknüpfung und Volumenmanagement

Man kann EBS-Volumes nicht global nutzen oder teilen, daher muss man sie manuell an eine Instanz anhängen. Sie unterstützen ein bestimmtes IOPS-Level, was bedeutet, dass man neu konfigurieren und umformatieren muss, wenn man wechseln möchte. Jeder Anhang und jede Trennung birgt das Risiko von Datenkorruption. Schließlich ist die Skalierung ein manueller Prozess. Sie müssen eine ordnungsgemäße Dokumentation und Nachverfolgung pflegen, was eine komplexe Verwaltungsherausforderung darstellt.

6. Verwirrende Namenskonventionen

Namenskonventionen sind bei AWS EBS nicht automatisch, und die offizielle AWS-Volume-ID ist nicht die, die deine EC2-Instanz verwendet. Das Ergebnis kann Unordnung und Verwirrung sein. Du musst Zeit und Mühe investieren, um die ganze Namensverwirrung zu bewältigen – Ressourcen, die besser anderswo genutzt werden könnten.

7. Skalierung wird teuer

Wenn du zu viel provisionierst, zahlst du mehr. Wenn du Snapshots hinzufügst, entstehen auch Kosten. Wenn du leistungsstarke io2-Volumes verwendest, zahlst du noch mehr Aufpreis.

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