クラウドストレージモデルとは、クラウドコンピューティングプロバイダーを通じてインターネット上にデータを保存するクラウドコンピューティングのモデルです。これらのプロバイダーは、データストレージをサービスとして管理・運用します。

クラウドストレージは基本的に、データのオンラインストレージです。保存されたデータは、クラウドを構成する複数の接続されたデバイスからアクセスできます。

クラウドストレージは、アクセシビリティと信頼性の向上、強力なデータバックアップ保護、迅速な導入、災害復旧など、さまざまなメリットを提供します。

クラウドへの移行は、ストレージデバイスの購入費用やメンテナンス費用を削減できるため、ストレージ関連の全体的なコストを削減することにもつながります。

企業が仮想ディスクモデルを採用し始めたことで、データセンターの状況は変化しつつあります。

これらのモデルは仮想化技術によって開発され、完全に仮想化されたストレージスタックを可能にする新しいモデルも提供しています。

クラウド環境は、アプリケーションとインフラストラクチャを明確に分離したセルフサービス型の環境を提供しようとしています。

3つのクラウドストレージモデルについて話し合いましょう。

• インスタンスストレージ：クラウド上の仮想ディスク
• ボリュームストレージ：物理的な機器を必要としないSAN
• オブジェクトストレージ：ウェブスケール対応のNAS

インスタンスストレージ：クラウド上の仮想ディスク

従来の仮想化環境では、仮想ディスクストレージモデルが主流です。このモデルの名称は、まさにこの理由に基づいています。インスタンスストレージとは、従来の仮想ディスクと同様に使用されるストレージのことです。

インスタンスストレージはストレージモデルであり、ストレージプロトコルではないという点を理解しておくことが重要です。

このストレージは様々な方法で実装できます。例えば、インスタンスストレージの実装には一般的にDAS（Direct Attached Storage）が使用されます。このストレージは信頼性が高くないため、「エフェメラルストレージ」（一時的なストレージ）と呼ばれることもよくあります。

メリットとデメリット

インスタンスストレージが動作するハードディスクは、ストレージを実行しているEC2ホストに物理的に接続されています。その耐久性は、接続されているインスタンスの寿命に依存します。

インスタンスストレージとElastic Block Storage（EBS）ボリュームはどちらも、同じアベイラビリティゾーン（AZ）内のどこかに一連のブロックとして保存されます。すべてのHDP（ハードディスクパーティション）は、接続されているEC2インスタンスが終了時に削除されるように設定されていない限り、新しいEC2インスタンスに再接続できます。

インスタンスストレージは速度と永続性に限界があるため、スワップファイルやページングファイルなど、高速アクセスが必要だが一時的なデータに通常使用されます。

ただし、これは複数の場所に定期的に複製する必要のあるデータを保存するためにも使用されます。

また、ルートデバイスにインスタンスストレージを使用しているEC2インスタンスは、インスタンスストアディスクにAMIのコピーを保存しておく必要があります。これは、インスタンスストレージはデータを永続的に保持しないためであり、EBSでバックアップされたインスタンスと比較して起動時間が長くなる原因となっています。

ボリュームストレージ: SAN（物理ストレージなし）

ボリュームストレージはブロックストレージとも呼ばれます。読み書き操作や、実行中の仮想マシンのシステムファイルの保存などをサポートします。

名前が示すように、データは構造化されたブロックとボリュームに保存され、ファイルは均一なサイズのブロックに分割されます。各ブロックにはそれぞれ固有のアドレスがあります。

ただし、オブジェクトストレージとは異なり、メタデータは持ちません。ファイルは固定サイズのシンプルなブロックに分割され、大量のデータが保存され、それらのブロックはストレージノード間で分散されます。

メリットとデメリット

パブリッククラウドプロバイダーは、ブロックストレージシステム上に様々なファイルシステムを作成することを可能にし、ユーザーはデータベースのような継続的に発生するデータを保存できます。

さらに、Amazon EBSボリュームは、AWSの共有ネットワークまたは専用ネットワークを介してAmazon EC2インスタンスからアクセスされます。

ボリューム/ブロックストレージを使用するもう一つの利点は、バックアップメカニズムです。例えば、AWS EBSはスナップショット機能を提供しており、これはボリュームのタイムリーなバックアップにおける増分ポイントとして機能します。

オブジェクトストレージ：ウェブスケール対応NAS

クラウドネイティブアプリケーションは、異なる仮想マシン間で共有されるデータを保存するためのストレージ領域を必要とします。しかし、多くの場合、複数の地域にまたがるデータセンター全体に拡張できるストレージ領域が必要となり、これを実現するのがオブジェクトストレージです。

例えば、Amazon Simple Storage Service（S3）は、地域全体、場合によっては世界全体にわたる単一のストレージ領域を提供します。

オブジェクトストレージは、ファイル階層システムを採用する他のストレージとは異なり、データをオブジェクトとして保存します。ただし、最終的な整合性を保証する仕組みとなっています。

各オブジェクト／ブロックは、データ、メタデータ、および一意の識別子で構成されています。

オブジェクトストレージの特徴は、他のストレージでは見過ごされがちなアドレス指定機能、すなわちネームスペース、直接プログラマブルインターフェース、データ分散などを活用しようとしている点です。

オブジェクトストレージは、大量の非構造化データを保存するのにも適しています。この種のストレージは、オーディオアプリケーションの楽曲、ソーシャルメディアの写真、Dropboxのようなオンラインサービスなどの保存に利用されています。

メリットとデメリット

オブジェクトストレージを導入するメリットの一つは、事実上無制限のファイルを保存できることです。HTTP(S)ベースのインターフェースを備えているため、オブジェクトストレージはファイルのバージョン管理も可能です。

このタイプのストレージでは、ファイルは複数のノードに分散して保存されるため、ファイルを変更するにはファイル全体を新しいバージョンとしてアップロードする必要があります。これはパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。

結論

クラウドストレージモデルのシステムについて明確に理解できたところで、次の説明に移ります。

これらのモデルはそれぞれにメリットとデメリットがあり、どれを選ぶかは組織の種類やニーズによって異なります。

3種類のストレージすべてを組織が利用できるわけではありませんし、また、どの種類のストレージもすべての要件を満たすことはできません。