Einschränkungen der Größe und Konfiguration eines EBS-Volumes

Die Größe eines Amazon EBS-Volumes wird durch die Physik und Arithmetik des Blockdatenspeichers sowie durch die Implementierungsentscheidungen der Betriebssystem- (OS) - und Dateisystemdesigner begrenzt. AWS legt zusätzliche Beschränkungen für die Größe des Datenträgers fest, um die Zuverlässigkeit seiner Dienste zu gewährleisten.

In den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Faktoren beschrieben, die die nutzbare Größe eines EBS-Volumes begrenzen. Zudem werden Empfehlungen für die Konfiguration Ihrer EBS-Volumes geboten.

Speicherkapazität

Die folgende Tabelle fasst die theoretischen und implementierten Speicherkapazitäten für die am häufigsten verwendeten Systeme auf Amazon EBS zusammen, ausgehend von einer Blockgröße von 4 096 Bytes.

Partitionierungsschema	Max. adressierbare Blöcke	Theoretische max. Größe (Blöcke x Blockgröße)	Ext4-Implementierung – max. Größe*	XFS-Implementireung – max. Größe**	NTFS-Implementierung – max. Größe	Max. von EBS unterstützt
MBR	232	2 TiB	2 TiB	2 TiB	2 TiB	2 TiB
GPT	264	64 ZiB	1 EiB = 10242 TiB (50 TiB zertifiziert auf RHEL7)	500 TiB (zertifiziert auf RHEL7)	256 TiB	64 TiB †

* https://ext4.wiki.kernel.org/index.php/Ext4_Howto und https://access.redhat.com/solutions/1532

** https://access.redhat.com/solutions/1532

† io2 Block Express-Volumes unterstützen für GPT-Partitionen bis zu 64 TiB. Weitere Informationen finden Sie unter Bereitgestellte IOPS SSD (io2)-Block-Express-Volumes.

Service-Einschränkungen

Amazon EBS abstrahiert den massiv verteilten Speicher eines Rechenzentrums zu virtuellen Festplattenlaufwerken. Für ein auf einer EC2-Instance installiertes Betriebssystem erscheint ein verbundenes EBS-Volume wie eine physische Festplatte mit 512-Byte-Festplattensektoren. Das Betriebssystem verwaltet die Zuweisung der Datenblöcke (oder Cluster) zu diesen virtuellen Sektoren über seine Speicherverwaltungsvorrichtungen. Die Zuweisung geschieht im Einklang mit einem Volume-Partitionierungsschema, etwa einem Master Boot Record (MBR) oder einer GUID-Partitionstabelle (GPT) und innerhalb der Kapazität des installierten Dateisystems (ext4, NTFS u. dgl.).

EBS berücksichtigt nicht die in den virtuellen Festplattensektoren enthaltenen Daten, sondern sichert lediglich die Integrität der Sektoren. Das bedeutet, dass AWS Aktionen und Betriebssystemaktionen unabhängig voneinander sind. Wenn Sie eine Volume-Größe auswählen, achten Sie auf die Kapazitäten und Einschränkungen beider, wie in den folgenden Fällen:

• EBS unterstützt derzeit eine maximale Volume-Größe von 64 TiB. Dies bedeutet, dass Sie eine EBS-Volume von bis zu 64 TiB erstellen können, ob das Betriebssystem aber diese gesamte Kapazität erkennt, hängt von dessen eigenen Eigenschaften und von der Partitionierung des Volumes ab.

• Startvolumes müssen entweder das MBR- oder das GPT-Partitionierungsschema verwenden. Das AMI, von dem aus Sie eine Instance starten, bestimmt den Startmodus und anschließend das Partitionsschema, das für das Startvolume verwendet wird.

  Mit MBR sind Boot-Volumes auf eine Größe von 2 TiB begrenzt.

  Mit GPT können Boot-Volumes eine Größe von bis zu 64 TiB haben, wenn sie mit GRUB2 (Linux) oder dem UEFI-Startmodus (Windows) verwendet werden.

  Weitere Informationen finden Sie unter Machen Sie ein Amazon EBS-Volume zur Nutzung verfügbar.

• Nichtstart-Volumes mit einer Größe von 2 TiB (2048 GiB) oder mehr müssen eine GPT-Partitionstabelle verwenden, um auf das gesamte Volume zuzugreifen.

Partitionierungsschemata

Neben anderen Auswirkungen legt das Partitionierungsschema fest, wie viele logische Blöcke in einem einzelnen Volume logisch adressiert werden können. Weitere Informationen finden Sie unter Datenblockgrößen. Die gängigen Partitionierungs-Schemata sind Master Boot Record (MBR) und GUID-Partitionstabelle (GPT). Die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen Schemata können wie folgt zusammengefasst werden.

MBR

MBR verwendet eine 32-Bit-Datenstruktur zum Speichern von Blockadressen. Dies bedeutet, dass jedem Datenblock einer von 2³² möglichen Ganzzahlen zugewiesen wird. Die maximal adressierbare Größe eines Volumes ergibt sich über die folgende Formel:

232 × Block size

Die Blockgröße für MBR-Volumes ist konventionell auf 512 Bytes begrenzt. Daher gilt:

232 × 512 bytes = 2 TiB

Technische Workarounds zur Erhöhung dieser 2 TiB-Grenze für MBR-Volumes haben sich in der Branche nicht allgemein durchgesetzt. Folglich erkennen Linux und Windows niemals, dass ein MBR-Volume größer als 2 TiB ist, auch wenn es als größer AWS angezeigt wird.

GPT

GPT verwendet eine 64-Bit-Datenstruktur zum Speichern von Blockadressen. Dies bedeutet, dass jedem Datenblock einer von 2⁶⁴ möglichen Ganzzahlen zugewiesen wird. Die maximal adressierbare Größe eines Volumes ergibt sich über die folgende Formel:

264 × Block size

Die Blockgröße bei GPT-Volumes ist gewöhnlich 4 096 Bytes. Daher gilt:

264 × 4,096 bytes
   = 264 × 212 bytes
   = 270 × 26 bytes
   = 64 ZiB

Reale Computer-Systeme unterstützen dieses theoretische Maximum bei weitem nicht. Die implementierte Dateisystemgröße ist derzeit auf 50 TiB für ext4 und 256 TiB für NTFS begrenzt.

Datenblockgrößen

Die Datenspeicherung auf einer modernen Festplatte wird über die logische Blockadressierung verwaltet, eine Abstraktionsebene, die dem Betriebssystem ermöglicht, Daten in logischen Blöcken zu lesen und zu schreiben, ohne viel über die zugrunde liegende Hardware wissen zu müssen. Das Betriebssystem erwartet, dass das Speichergerät die Blöcke physischen Sektoren zuordnet. EBS stellt dem Betriebssystem 512-Byte-Sektoren bereit, das zum Lesen und Schreiben von Daten Datenblöcke verwendet, die Vielfachen der Sektorgröße entsprechen.

Die branchenübliche Standardgröße für logische Blöcke liegt derzeit bei 4 096 Bytes (4 KiB). Da bestimmte Workloads von einer geringeren oder höheren Blockgröße profitieren, unterstützen Dateisysteme Nicht-Standard-Blockgrößen, die bei der Formatierung festgelegt werden können. Szenarien, bei denen Nicht-Standard-Blockgrößen verwendet werden, gehören nicht zu diesem Thema, die Auswahl der Blockgröße hat jedoch Auswirkungen auf die Speicherkapazität des Volumes. Die folgende Tabelle zeigt die Speicherkapazität als Funktion der Blockgröße:

Blockgröße	Max. Volume-Größe
4 KiB (Standard)	16 TiB
8 KiB	32 TiB
16 KiB	64 TiB
32 KiB	128 TiB
64 KiB (Maximum)	256 TiB

Die von EBS vorgegebene Begrenzung der Volume-Größe (64 TiB) entspricht derzeit der maximalen Größe, die durch 16-KiB-Datenblöcke ermöglicht wird.