ブロックストレージ ぶろっくすとれーじ
簡単に言うとこんな感じ！
コンピューターから見ると「まるで直接つながったハードディスク」として使えるストレージのことだよ！データを固定サイズの「ブロック」という小さな塊に分けて管理するから、読み書きがとっても速くて、データベースや基幹システムにぴったりなんだ！
ブロックストレージとは
ブロックストレージとは、データを一定サイズの「ブロック」と呼ばれる単位に分割して管理するストレージ方式です。OSやアプリケーションからは、物理的に接続されたハードディスクやSSDと同じように見えるため、高いパフォーマンスと柔軟性を両立できます。
ブロックストレージの最大の特徴は、ファイルシステムやフォルダ構造を持たないことです。データはただの「番号付きブロック」として扱われ、OSやアプリケーション側が独自にファイルシステム（NTFS・ext4など）を構築して使います。これにより、データベースや仮想マシンのディスクなど、速度と信頼性が求められる用途に最適な選択肢となります。
クラウド環境でも広く使われており、AWS の Amazon EBS（Elastic Block Store） や Azure の Azure Managed Disks がその代表例です。サーバーを立ち上げたときに「追加ディスク」として割り当てられるストレージのほとんどがブロックストレージです。
ブロックストレージの仕組みと構造
データは固定サイズの**ブロック（一般的に4KB〜64KB）に分割されて保存されます。それぞれのブロックには固有のアドレス（LBA: Logical Block Address）**が割り当てられ、OS側がどのアドレスにどのデータがあるかを管理します。
| 概念 | 説明 |
|---|---|
| ブロック | データの最小管理単位（例：512バイト〜64KB） |
| ボリューム | 複数のブロックをまとめてOSに提供する論理ディスク |
| LBA（論理ブロックアドレス） | ブロックを識別するための番号 |
| ファイルシステム | OS側がボリューム上に構築するデータ管理の仕組み |
| IOPS | 1秒あたりの読み書き回数。ブロックストレージの性能指標 |
接続プロトコルの種類
ブロックストレージへのアクセスには、主に以下のプロトコルが使われます。
| プロトコル | 概要 | 主な用途 |
|---|---|---|
| Fibre Channel（FC） | 専用ファイバーケーブルで超高速接続 | 大規模データセンター・基幹系 |
| iSCSI | IPネットワーク経由でSCSIコマンドを転送 | 中小規模・コスト重視 |
| NVMe over Fabrics | NVMeをネットワーク越しに使う最新規格 | 超低遅延・AI/機械学習向け |
| 仮想ブロックデバイス | クラウド上で仮想的に提供されるボリューム | AWS EBS・Azure Managed Disksなど |
覚え方のヒント
「ブロックストレージ」はブロック崩しのイメージ！画面全体（データ）が均一な小さいブロックに分かれていて、OSが好きなブロックを直接ピンポイントで読み書きできる、というイメージで覚えよう。
歴史と背景
- 1950年代〜 IBMがメインフレーム向けに磁気ディスクを開発。ブロック単位でのデータ管理が始まる
- 1990年代 SCSI（Small Computer System Interface）の普及により、サーバーとストレージを分離する構成が一般的に
- 1990年代後半〜2000年代 SAN（Storage Area Network） が登場。Fibre Channelを使った高速なブロックストレージ接続が企業に普及
- 2003年 iSCSI規格（RFC 3720）が策定。既存のIPネットワークを使ったブロックストレージ接続が可能になりコストが大幅低下
- 2008年 AWSがAmazon EBSをリリース。クラウド上でブロックストレージをAPIで動的に割り当てるモデルが登場
- 2010年代〜 クラウドへの移行が加速。仮想化・コンテナ環境でのブロックストレージ利用が標準化
- 2020年代 NVMe over Fabricsなど超低遅延技術の普及。AIや機械学習向けの大規模ストレージ需要が急増
ストレージ種類の比較
ブロックストレージの特徴を理解するために、他の主要なストレージ方式と比較します。
クラウドサービスでの呼び方
| クラウド | サービス名 | 特徴 |
|---|---|---|
| AWS | Amazon EBS | EC2インスタンスにアタッチして使う |
| Azure | Azure Managed Disks | VMに接続するマネージドディスク |
| Google Cloud | Persistent Disk | GCEインスタンス向けブロックストレージ |
| オンプレミス | SAN / iSCSI | 自社データセンターに設置 |
関連する規格・RFC
| 規格・RFC番号 | 内容 |
|---|---|
| RFC 3720 | iSCSI（Internet Small Computer Systems Interface）の仕様 |
| RFC 7143 | iSCSIプロトコルの改訂版（RFC 3720を更新） |
| RFC 4171 | iSNS（Internet Storage Name Service）：iSCSIデバイスの名前解決 |
関連用語
- オブジェクトストレージ — データをオブジェクト単位で管理するストレージ方式。S3が代表例
- ファイルストレージ — フォルダ・ファイル構造でデータを管理するストレージ方式
- SAN（Storage Area Network） — ストレージ専用ネットワーク。Fibre ChannelやiSCSIで構成
- iSCSI — IPネットワーク越しにブロックストレージへアクセスするプロトコル
- NAS（Network Attached Storage） — ネットワーク経由でファイル共有を提供するストレージ装置
- Amazon EBS — AWSが提供するクラウド向けブロックストレージサービス
- IOPS — ストレージの1秒あたりの入出力回数。性能の主要指標
- 仮想マシン（VM） — ブロックストレージをOSディスクとして利用する主な対象