So sánh các dịch vụ AWS Storage: EBS vs EFS vs FSx vs S3 vs Storage Gateway - Chọn giải pháp lưu trữ phù hợp

AWS cung cấp nhiều dịch vụ lưu trữ (storage) khác nhau, mỗi dịch vụ được tối ưu hóa cho các use case cụ thể. Việc hiểu rõ sự khác biệt, ưu nhược điểm và trường hợp sử dụng phù hợp của từng dịch vụ sẽ giúp bạn thiết kế kiến trúc hệ thống hiệu quả, tiết kiệm chi phí và đáp ứng tốt yêu cầu về hiệu suất.

Bài viết này sẽ so sánh toàn diện 6 dịch vụ storage chính của AWS:

• Amazon EBS (Elastic Block Store)
• Amazon EFS (Elastic File System)
• Amazon FSx (Managed File Systems)
• Amazon S3 (Simple Storage Service)
• AWS Storage Gateway
• EC2 Instance Store

---

📊 Bảng so sánh tổng quan các dịch vụ AWS Storage

Tiêu chí	EBS	EFS	FSx	S3	Storage Gateway	Instance Store
Loại storage	Block Storage	File Storage (NFS)	Managed File System	Object Storage	Hybrid Storage Bridge	Ephemeral Block Storage
Giao thức truy cập	Block-level (iSCSI-like)	NFS v4.1	SMB, NFS, Lustre, iSCSI	HTTP/HTTPS REST API	SMB, NFS, iSCSI	Block-level (trực tiếp)
Attach vào EC2	1 instance (hoặc 16 với Multi-Attach)	Nhiều instances đồng thời	Nhiều instances đồng thời	Không attach (API access)	Via Gateway VM/Appliance	1 instance (local)
Hiệu suất	Cao (IOPS có thể provision)	Trung bình đến cao	Rất cao (tùy loại FSx)	Thấp đến trung bình	Phụ thuộc cache và network	Rất cao (I/O trực tiếp)
Độ bền (Durability)	99.999% (trong 1 AZ)	99.999999999% (11 nines)	99.999999999% (11 nines)	99.999999999% (11 nines)	Dựa trên AWS (S3/Glacier)	❌ Không bền (mất khi stop)
Availability Zone	Single AZ	Multi-AZ hoặc Single AZ	Multi-AZ hoặc Single AZ	Regional (multi-AZ)	Hybrid (on-premises + AWS)	Single AZ (local)
Tính liên tục dữ liệu	✅ Persistent	✅ Persistent	✅ Persistent	✅ Persistent	✅ Persistent (on AWS side)	❌ Ephemeral
Snapshot/Backup	✅ EBS Snapshot	✅ AWS Backup	✅ AWS Backup	✅ Versioning, Lifecycle	✅ Via AWS services	❌ Không hỗ trợ
Mã hóa	✅ AWS KMS	✅ AWS KMS	✅ AWS KMS	✅ SSE-S3, SSE-KMS, SSE-C	✅ In-transit và at-rest	✅ Tùy instance type
Mở rộng dung lượng	Manual resize (có downtime)	✅ Tự động elastic	Manual hoặc elastic	✅ Unlimited	Hybrid capacity	❌ Cố định
Chi phí	$$ (theo GB + IOPS)	$$ (theo GB used)	$$$ (cao hơn EFS)	$ (rẻ nhất, pay-as-you-go)	$$ (phụ thuộc usage)	Miễn phí (trong giá EC2)
Độ trễ (Latency)	Thấp (< 1ms)	Trung bình (1-3ms)	Thấp đến rất thấp	Cao hơn (10-100ms)	Trung bình	Rất thấp
Use case chính	OS, Database, transactional apps	Shared file storage, web apps, containers	Windows apps, HPC, enterprise file systems	Backup, Data Lake, static content	Hybrid cloud, backup, migration	Cache, temp data, high-perf compute

---

🔍 Chi tiết từng dịch vụ AWS Storage

1️⃣ Amazon EBS (Elastic Block Store)

📝 Mô tả ngắn:

Block storage hiệu suất cao được thiết kế để gắn vào EC2 instances, hoạt động như ổ đĩa ảo có thể format và mount.

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: Block Storage
• Giao thức: Block-level (như ổ đĩa vật lý)
• Attach: 1 instance mặc định (Multi-Attach: tối đa 16 instances với io1/io2)
• Availability: Single AZ
• Persistence: ✅ Dữ liệu liên tục (persistent)

📊 Các loại EBS Volume:

Loại Volume	IOPS	Throughput	Use Case
gp3 (General Purpose SSD)	3,000-16,000	125-1,000 MB/s	Balanced workloads
gp2 (General Purpose SSD)	100-16,000	128-250 MB/s	Legacy general purpose
io2 (Provisioned IOPS SSD)	100-64,000	1,000 MB/s	Critical databases
io1 (Provisioned IOPS SSD)	100-64,000	1,000 MB/s	High-perf databases
st1 (Throughput Optimized HDD)	500	500 MB/s	Big data, log processing
sc1 (Cold HDD)	250	250 MB/s	Infrequent access

✅ Ưu điểm:

• Hiệu suất cao, IOPS có thể provision
• Hỗ trợ snapshot và backup
• Có thể dùng làm boot volume
• Mã hóa tích hợp (KMS)

❌ Nhược điểm:

• Chỉ gắn được vào 1 instance (trừ Multi-Attach)
• Bị giới hạn trong 1 Availability Zone
• Phải quản lý capacity thủ công

🎯 Use Cases:

• Boot volumes cho EC2
• Database storage (MySQL, PostgreSQL, Oracle)
• Transactional applications
• Enterprise applications cần IOPS cao

---

2️⃣ Amazon EFS (Elastic File System)

📝 Mô tả ngắn:

File storage được quản lý hoàn toàn, tự động mở rộng, hỗ trợ NFS protocol cho phép nhiều EC2 instances truy cập đồng thời.

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: File Storage (Network File System)
• Giao thức: NFS v4.1
• Attach: Nhiều instances đồng thời (thousands)
• Availability: Multi-AZ (Regional) hoặc One Zone
• Persistence: ✅ Persistent

📊 Performance Modes:

Mode	Latency	Throughput	Use Case
General Purpose	Thấp (< 1ms)	Moderate	Web apps, CMS
Max I/O	Cao hơn	High	Big data, parallel access

📊 Storage Classes:

Class	Mô tả	Chi phí
Standard	Frequent access	$$
Infrequent Access (IA)	Ít truy cập	$ (rẻ hơn 85%)

✅ Ưu điểm:

• Tự động scale (elastic)
• Chia sẻ dữ liệu giữa nhiều instances
• Multi-AZ durability
• Không cần quản lý capacity
• Lifecycle management tự động

❌ Nhược điểm:

• Hiệu suất không cao bằng EBS
• Chỉ hỗ trợ Linux (NFS)
• Đắt hơn S3

🎯 Use Cases:

• Web server clusters (shared content)
• Content Management Systems (WordPress, Drupal)
• Container storage (ECS, EKS)
• Machine Learning training data
• Development environments

---

3️⃣ Amazon FSx (Managed File Systems)

📝 Mô tả ngắn:

Fully-managed file systems chuyên dụng với hiệu năng cao, hỗ trợ nhiều protocols và tối ưu cho workloads cụ thể.

🔹 Các loại FSx:

Loại FSx	Protocol	Use Case	Hiệu suất
FSx for Windows File Server	SMB	Windows workloads, Active Directory	Cao
FSx for Lustre	Lustre	HPC, AI/ML, video processing	Rất cao
FSx for NetApp ONTAP	NFS, SMB, iSCSI	Enterprise multi-protocol	Cao
FSx for OpenZFS	NFS	Linux workloads, data migration	Cao

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: Managed File System
• Giao thức: SMB, NFS, Lustre, iSCSI (tùy loại)
• Attach: Nhiều instances đồng thời
• Availability: Multi-AZ hoặc Single-AZ
• Persistence: ✅ Persistent

✅ Ưu điểm:

• Hiệu năng rất cao (đặc biệt FSx for Lustre)
• Hỗ trợ nhiều protocols
• Tích hợp Active Directory (Windows FSx)
• Backup và replication tích hợp
• Tính năng enterprise (deduplication, compression)

❌ Nhược điểm:

• Đắt hơn EFS và EBS
• Phức tạp hơn trong setup
• Overkill cho simple workloads

🎯 Use Cases:

• Windows FSx: File servers, SharePoint, SQL Server
• Lustre: High-Performance Computing, genomics, autonomous vehicles
• NetApp ONTAP: Enterprise applications cần multi-protocol
• OpenZFS: Data analytics, database backups

---

4️⃣ Amazon S3 (Simple Storage Service)

📝 Mô tả ngắn:

Object storage có khả năng mở rộng không giới hạn, được thiết kế để lưu trữ và truy xuất bất kỳ lượng dữ liệu nào từ bất kỳ đâu trên Internet.

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: Object Storage
• Giao thức: HTTP/HTTPS REST API
• Attach: Không attach trực tiếp (API-based access)
• Availability: Regional (multi-AZ)
• Persistence: ✅ Persistent
• Durability: 99.999999999% (11 nines)

📊 S3 Storage Classes:

Storage Class	Use Case	Durability	Availability	Chi phí
S3 Standard	Frequent access	11 nines	99.99%	$$$
S3 Intelligent-Tiering	Auto-tiering	11 nines	99.9%	$$ (auto)
S3 Standard-IA	Infrequent access	11 nines	99.9%	$$
S3 One Zone-IA	Non-critical, infrequent	11 nines	99.5%	$
S3 Glacier Instant Retrieval	Archive, instant access	11 nines	99.9%	$
S3 Glacier Flexible Retrieval	Archive (minutes-hours)	11 nines	99.99%	$
S3 Glacier Deep Archive	Long-term archive (12+ hours)	11 nines	99.99%	$ (cheapest)

✅ Ưu điểm:

• Khả năng mở rộng không giới hạn
• Độ bền dữ liệu cực cao (11 nines)
• Chi phí rẻ nhất (đặc biệt với Glacier)
• Versioning và lifecycle management
• Tích hợp tốt với hầu hết AWS services
• Static website hosting

❌ Nhược điểm:

• Không phù hợp cho block/file-level access
• Độ trễ cao hơn EBS/EFS
• Eventual consistency cho một số operations
• Không thể mount như filesystem

🎯 Use Cases:

• Backup và archive
• Data lakes và big data analytics
• Static website hosting
• Media storage (images, videos)
• Application assets
• Log storage
• Disaster recovery

---

5️⃣ AWS Storage Gateway

📝 Mô tả ngắn:

Hybrid cloud storage bridge kết nối giữa môi trường on-premises và AWS Cloud storage, cho phép ứng dụng on-prem sử dụng cloud storage một cách seamless.

🔹 Các loại Storage Gateway:

Gateway Type	Protocol	Use Case
File Gateway	NFS, SMB	File sharing, backup to S3
Volume Gateway	iSCSI	Block storage backup to S3/EBS
Tape Gateway	iSCSI	Virtual tape library backup to Glacier

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: Hybrid Storage Bridge
• Giao thức: NFS, SMB, iSCSI (tùy loại)
• Deployment: VM hoặc hardware appliance
• Backend: S3, Glacier, EBS
• Local cache: Có (cho frequently accessed data)

✅ Ưu điểm:

• Kết nối seamless giữa on-prem và cloud
• Local caching cho low-latency access
• Backup tự động lên cloud
• Tiết kiệm chi phí on-premises storage
• Hỗ trợ disaster recovery

❌ Nhược điểm:

• Phụ thuộc vào network bandwidth
• Cần deployment và maintenance của gateway
• Độ trễ cao hơn pure cloud solutions
• Phức tạp hơn trong setup

🎯 Use Cases:

• Hybrid cloud storage
• Backup và archive from on-premises
• Disaster recovery
• Cloud migration
• Tiered storage (hot data on-prem, cold data on cloud)

---

6️⃣ EC2 Instance Store

📝 Mô tả ngắn:

Ephemeral block storage gắn trực tiếp vào máy chủ vật lý (physically attached disks) hosting EC2 instance, cung cấp hiệu suất I/O cực cao nhưng dữ liệu mất khi instance stop/terminate.

Instance Store lý tưởng cho temporary storage của dữ liệu thay đổi thường xuyên như buffers, caches, scratch data, và các temporary content khác.

🔹 Đặc điểm chính:

• Loại storage: Ephemeral Block Storage (Temporary)
• Giao thức: Block-level (trực tiếp, không qua network)
• Attach: 1 instance (local, physically attached)
• Availability: Single AZ (on physical host)
• Persistence: ❌ Không persistent (ephemeral)
• Chi phí: Miễn phí (bao gồm trong giá EC2 instance)
• Virtual device names: ephemeral0 đến ephemeral23

📊 Đặc điểm hiệu suất:

Đặc điểm	Mô tả
Latency	Cực thấp (microseconds) - không có network overhead
IOPS	Rất cao (hàng trăm nghìn IOPS)
Throughput	Rất cao (GB/s với NVMe)
Technology	SSD, NVMe SSD (tùy instance type)
Số lượng volumes	Phụ thuộc instance type & size

✅ Ưu điểm:

• ⚡ Hiệu suất I/O cực cao (fastest storage option)
  • Low latency (< 1ms, thường microseconds)
  • High IOPS và throughput
  • Không có network latency
• 💰 Miễn phí (included in EC2 instance price)
• 🚀 NVMe support cho performance tối đa
• 📍 Locally attached - direct access to physical disks
• 🎯 Ideal cho high-speed temporary data

❌ Nhược điểm (yêu cầu fault-tolerant architecture):

⚠️ Critical limitations - Hệ thống PHẢI có khả năng chịu lỗi:

• ❌ Dữ liệu mất khi:
  • Stop instance
  • Terminate instance
  • Hardware failure (host hardware fails)
  • Instance hibernates
• ❌ Không thể detach/attach sang instance khác
• ❌ Không hỗ trợ snapshot/backup tự động
• ❌ Không persistent - data lifetime = instance lifetime
• 🔒 Kích thước cố định (không thể resize sau khi launch)
• ⚠️ Chỉ available trong instance lifetime

⚠️ Yêu cầu quan trọng:

🛡️ Hệ thống PHẢI có khả năng fault tolerance:

1. Data replication: Dữ liệu phải được replicate sang:

   • EBS volumes
   • S3 buckets
   • Các instances khác trong cluster

2. Application-level redundancy:

   • Load-balanced pool of instances
   • Database replication (master-slave, multi-master)
   • Distributed systems (Cassandra, Redis Cluster)

3. Backup strategy:

   • Định kỳ backup critical data sang persistent storage
   • Automated backup scripts
   • Disaster recovery plan

4. Stateless applications: Hoặc có khả năng recreate data từ source

🎯 Use Cases (cho fault-tolerant systems):

Use Case	Lý do phù hợp
Cache systems	Redis, Memcached - data có thể recreate
Temporary buffers	Data processing pipelines
Scratch data	Intermediate computation results
Replicable data	Load-balanced web servers với shared content
NoSQL databases	Cassandra, MongoDB với replication
Big data processing	Hadoop HDFS, Spark - data distributed
High-performance computing	Parallel processing với temp results
Video encoding	Temporary files during transcoding
Queue/Message systems	Kafka, RabbitMQ với replication

💡 Best Practices:

1. Never store critical data exclusively on Instance Store
2. Implement data replication across multiple instances or to persistent storage
3. Use for workloads that can tolerate data loss
4. Regular backups to S3 or EBS if data has any value
5. Combine with EBS - OS on EBS, temp data on Instance Store
6. Monitor instance health and plan for failures
7. Use Auto Scaling với launch templates để quick recovery

---