Was ist Amazon S3? Dein Leitfaden für skalierbaren Cloud-Speicher

Es ist kein Geheimnis, dass die Menge der weltweit erzeugten Daten in die Höhe schießt. Laut einer Untersuchung von Statistalag die weltweit erzeugte Datenmenge im Jahr 2010 bei etwa 2 Zettabyte und wird bis 2025 voraussichtlich 181 Zettabyte erreichen. Wenn du nicht genau weißt, was ein Zettabyte ist, kannst du es dir so vorstellen: Ein Zettabyte entspricht einer Milliarde Terabyte, was ausreicht, um jeden Film, jedes Lied und jedes Buch, das jemals geschaffen wurde, viele Male zu speichern.

Die Datenmenge steigt also rasant an, was bedeutet, dass es einen entsprechenden Bedarf an zuverlässigen, skalierbaren und kostengünstigen Speicherlösungen gibt. Hier kommt Amazon S3 ins Spiel.

Amazon S3 (S3 steht für Simple Storage Service) ist der wichtigste Objektspeicherdienst von Amazon Web Services. Es bietet eine praktisch unbegrenzte Speicherkapazität, eine hohe Haltbarkeit und eine flexible (aber etwas komplexe) Preisgestaltung. In diesem Artikel erfährst du, was S3 ist, wie es funktioniert, was die wichtigsten Funktionen sind und warum es für Unternehmen aller Größenordnungen eine so beliebte Lösung ist. Und wenn du sozusagen die Lage der Dinge verstehen willst, solltest du unsere beiden sehr informativen Kurse besuchen: Verstehen von Cloud Computing und AWS-Konzepten.

Was ist Amazon S3?

Amazon S3 ist ein vollständig verwalteter Objektspeicherdienst, der 2006 von AWS eingeführt wurde. Das Ziel bei der Entwicklung war es, einen Dienst zu schaffen, der beliebige Datenmengen speichern, verarbeiten und von überall im Web abrufen kann, was ihn zu einem wesentlichen Bestandteil mehrerer moderner datengesteuerter Anwendungen macht. Hier sind die Kernkomponenten von S3:

• Objekte: Daten werden als "Objekte" gespeichert - Dateien beliebigen Typs oder beliebiger Größe und alle Metadaten, die die Datei beschreiben. Jedes Objekt kann bis zu 5 TB groß sein.
• Eimer: sind Behälter für Objekte. Wenn du Daten in Amazon S3 speichern möchtest, musst du zunächst einen Bucket erstellen und einen Bucket-Namen sowie eine AWS-Region angeben. Dann werden die Daten als Objekte in den Amazon S3-Bucket hochgeladen.  
• Schlüssel: Jedes Objekt in einem Bucket wird durch einen eindeutigen "Schlüssel" identifiziert, ähnlich wie ein Dateiname.

Amazon S3 Core Components. Quelle: Bild von Napkin AI

Hauptmerkmale von Amazon S3

Schauen wir uns nun die wichtigsten Funktionen an - in keiner bestimmten Reihenfolge:

1. Skalierbarkeit

Mit AWS S3 kannst du jede beliebige Menge an Daten und Datenverkehr zu jedem Zeitpunkt speichern. Egal, ob du ein paar Gigabytes oder Petabytes an Daten speicherst, eine Website aufbaust oder Daten für maschinelles Lernen speicherst, die Elastizität von S3 bietet eine sichere, skalierbare und einfach zu nutzende Speicherlösung.

2. Langlebigkeit und Verfügbarkeit

Amazon S3 speichert Kopien deiner Daten an mehreren Standorten, sodass es unwahrscheinlich ist, dass du jemals Informationen verlierst. Dank dieses Designs erreicht der Dienst eine Beständigkeit von 99,999999999% (Amazon nennt dies "11 Neunen"), wodurch das Risiko eines Datenverlusts minimal ist. S3 bietet außerdem robuste Service Level Agreements (SLAs), die es dir ermöglichen, auf deine Daten zuzugreifen, wenn du sie brauchst.

3. Sicherheit

Sicherheit hat höchste Priorität. Mit S3 bekommst du:

• Datensicherheit durch integrierte Verschlüsselung und Zugriffsmanagement-Tools. Es verschlüsselt automatisch jedes Objekt, das du in einen beliebigen Bucket hochlädst.
• Mit S3 Block Public Access kannst du den öffentlichen Zugriff auf alle deine Objekte sowohl auf Bucket- als auch auf Kontoebene sperren.
• S3 erfüllt verschiedene Compliance-Standards (PCI-DSS, HIPAA/HITECH, FedRAMP, EU-Datenschutzrichtlinie und FISMA) und unterstützt dich bei der Erfüllung gesetzlicher Verpflichtungen.
• AWS bietet Überprüfungsfunktionen, mit denen du überwachen kannst, wer versucht, auf deine S3-Ressourcen zuzugreifen.
• Fein abgestufte Zugriffskontrollen über IAM, Bucket-Richtlinien und mehr.

4. Leistung

Amazon S3 wurde entwickelt, um schnell große Datenmengen zu liefern und eignet sich daher hervorragend für Anwendungen, die hohe Arbeitslasten bewältigen müssen. Der hohe Durchsatz und die niedrige Latenzzeit machen ihn ideal für datenintensive Anwendungen. Du kannst die Leistung noch weiter verbessern, indem du die richtigen Wege zum Lesen und Schreiben von Daten wählst, große Dateien beim Hochladen in kleinere Teile aufteilst und mehrere Anfragen parallel sendest.

5. Kosten-Wirksamkeit

Dank des Pay-as-you-go-Modells zahlst du nur für das, was du an Speicherplatz, Anfragen und Datentransfer nutzt. Die Höhe des Tarifs hängt von der Größe deiner Objekte, der Dauer der Lagerung im Monat und der Lagerklasse ab. Dank dieser Flexibilität können Unternehmen je nach Bedarf auf- oder absteigen und vermeiden so hohe Vorlaufkosten für die Infrastruktur. Du kannst deine Kosten mit dem AWS-Preisrechner abschätzen. 

Was sind Amazon S3 Storage Classes?

Amazon S3 bietet verschiedene Speicherklassen um die Zugriffsmuster und Kostenanforderungen deiner Daten zu erfüllen:

Amazon S3 Storage Classes: Quelle: Bild vom Autor

S3 Standard

S3 Standard ist eine zuverlässige, leistungsstarke Speicheroption, die sich perfekt für Dateien eignet, auf die du häufig zugreifen musst. Sie liefert schnelle Reaktionszeiten und kann große Datenmengen verarbeiten, was sie zu einer guten Wahl für alles macht, von Cloud-Apps und dynamischen Websites bis hin zu mobilen Spielen und Big-Data-Analysen.

S3 Intelligent-Tiering

Amazon S3 Intelligent-Tiering zeichnet sich dadurch aus, dass es deine Speicherkosten automatisch senkt, sobald sich deine Datenzugriffsmuster ändern, ohne die Leistung zu verlangsamen oder dir zusätzliche Arbeit zu machen. Es überwacht kontinuierlich deine Datennutzung und verschiebt Daten in die kostengünstigste Schicht, wenn sich dein Zugriffsbedarf ändert.

S3 Express Eine Zone

Diese Speicherklasse mit einer einzigen Verfügbarkeitszone konzentriert sich auf Geschwindigkeit und bietet einen Zugriff im einstelligen Millisekundenbereich für Daten, die du häufig abrufst, und für latenzempfindliche Anwendungen. Du kannst bis zu 10 Mal schneller auf Daten zugreifen und zahlst bis zu 50 % weniger Abfragekosten im Vergleich zu S3 Standard.

S3 Gletscher

Die S3 Glacier-Speicherklassen wurden für die kostengünstige Archivierung von Daten entwickelt und bieten hohe Leistung, flexible Abrufoptionen und praktisch unbegrenzte Skalierbarkeit - und das alles bei einer Haltbarkeit von 99,999999999% (11 Neunen). Du kannst selbst entscheiden, wie schnell du auf deine archivierten Daten zugreifen möchtest, je nach Bedarf und Budget.

S3 Glacier Instant Retrieval

S3 Glacier Instant Retrieval ist eine Archivspeicherklasse für Daten, die du nur selten brauchst, auf die du aber trotzdem in Millisekunden zugreifen möchtest. Wenn du zum Beispiel nur alle drei Monate auf deine Daten zugreifst, kannst du im Vergleich zu S3 Standard-Infrequent Access (S3 Standard-IA) bis zu 68% an Speicherkosten sparen. Selbst zu diesen niedrigeren Kosten erhältst du den gleichen schnellen Durchsatz und Zugriff im Millisekundenbereich wie bei S3 Standard oder S3 Standard-IA.

Andere

Für die absolut kostengünstigste Option, S3 Glacier Deep Archive bietet langfristige Archivierung und digitale Bewahrung, aber es dauert in der Regel ein paar Stunden, um deine Daten abzurufen.

Amazon S3 hat auch Speicherklassen, die auf AWS Dedicated Local Zoneslaufen . Diese Zonen sind spezielle AWS-Infrastrukturen, die von AWS verwaltet, aber nur für dich oder deine Community eingerichtet werden. Das macht es einfacher, gesetzliche Anforderungen zu erfüllen, da deine Daten dort bleiben, wo du sie brauchst. 

Zusätzlich bietet S3 auf Outposts eine Speicherklasse namens "OUTPOSTS". Es nutzt die standardmäßigen S3-APIs und ist so konzipiert, dass deine Daten sicher sind, indem es Kopien auf mehreren Geräten und Servern auf deinen Outposts speichert.

Lebenszyklus-Richtlinien

Du kannst Lebenszyklusrichtlinien einrichten, die bestimmen, was mit deinen Dateien im Laufe der Zeit passiert. Wenn die Daten zum Beispiel älter werden, können diese Regeln Objekte automatisch in billigere Speicherklassen verschieben oder sie ganz löschen, wenn sie nicht mehr gebraucht werden. Das spart Geld, da nur Daten mit hoher Priorität oder häufig genutzte Daten in den teureren Speicherklassen gespeichert werden.

Wie funktioniert Amazon S3?

Schauen wir uns nun genauer an, wie S3 funktioniert.

Architektur

S3 basiert auf einer verteilten Architektur, die deine Daten über mehrere Availability Zones (AZs) innerhalb einer AWS-Region repliziert . Diese Einrichtung verhindert, dass deine Daten verloren gehen oder nicht mehr verfügbar sind, wenn ein AZ Probleme hat. Es ist dasselbe Design, das es S3 ermöglicht, Hunderte von Billionen von Objekten weltweitzuverlässig zu speichern, wiein diesem Blogbeitrag von ByteByteGo hervorgehoben wird. Die Architektur von S3 sorgt dafür, dass du immer auf deine Dateien zugreifen kannst , egal was in einem einzelnen Rechenzentrum passiert.

Wie funktioniert Amazon S3? Quelle: Bild von Napkin AI

Modell der Datenkonsistenz

Dank der starken Lese-nach-Schreib-Konsistenz kannst du, sobald du eine Datei in S3 hochgeladen oder aktualisiert hast, sofort auf die neueste Version zugreifen. Das gilt auch für Löschungen und Überschreibungen, sodass keine Wartezeiten oder zusätzlichen Schritte nötig sind, um sicherzustellen, dass du immer mit den neuesten Daten arbeitest.

Versionierung und Replikation

Du kannst die Replikation auch so einrichten, dass Dateien automatisch entweder in einen anderen Bucket in derselben AWS-Region (Same-Region Replication, SRR) oder in einen Bucket in einer anderen Region (Cross-Region Replication, CRR) kopiert werden, was zusätzlichen Schutz bietet und dir hilft, die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen.

Die wichtigsten Anwendungsfälle für Amazon S3

Anwendungsfälle von Amazon S3. Quelle: Bild von Napkin AI

1. Daten sichern und wiederherstellen: Mit den leistungsstarken Replikationsfunktionen von Amazon S3, der Datensicherung durch AWS Backup und verschiedenen AWS-Partnerlösungen kannst du deine Wiederherstellungsziele und Compliance-Anforderungen problemlos erfüllen. 
2. Datenarchivierung: Unternehmen können die archivierten Daten in Amazon S3 Glacier Speicherklassen speichern, um Kosten zu senken, die Verwaltung zu vereinfachen und wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Zum Beispiel, BBC, die öffentlich-rechtliche Rundfunkanstalt Großbritanniens, ihr 100 Jahre altes Vorzeigearchiv sicher auf Amazon S3 Glacier Instant Retrieval verlagert, um einen schnellen und zuverlässigen Zugriff auf historische Inhalte zu gewährleisten.
3. Content Distribution und Hosting: Viele Nutzer hosten statische Websites direkt in einem S3-Bucket. S3 lässt sich auch problemlos mit CloudFront (dem CDN von AWS) für die globale Verteilung von Inhalten integrieren.
4. Disaster Recovery: Du kannst Daten zwischen den Regionen replizieren, um einen robusten DR-Plan für den Fall eines Systemausfalls zu erstellen und so Ausfallzeiten und Datenverluste bei regionalen Ausfällen zu minimieren.
5. Big Data und Analytik: S3 fungiert auch als Data Lake und lässt sich nahtlos mit Diensten wie Amazon Athena, AWS Glue und Amazon EMR integrieren, um fortschrittliche Analysen von Big Data durchzuführen.
6. Software- und Objektverteilung: S3 wird von vielen Unternehmen genutzt, um Software-Binaries, Anwendungs-Updates und Medieninhalte zuverlässig und in großem Umfang zu verteilen.
7. Generative KI: Amazon S3 verwaltet über 350 Billionen Objekte und verarbeitet mehr als 100 Millionen Anfragen pro Sekunde, was es zu einer leistungsstarken Wahl für die Speicherung großer Datenmengen macht. Mit seiner Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit könnte der perfekte Startpunkt für die generative KI-Reise eines Unternehmens sein.

Erweiterte Funktionen und Integrationen von Amazon S3

S3 Objekt Lambda

Mit S3 Object Lambda kannst du Datenformate für verschiedene Anwendungen anpassen, ohne dass du zusätzliche Server, Proxys oder doppelte Datenkopien benötigst. Stattdessen verwendet sie AWS Lambda, um Daten automatisch zu ändern, wenn sie von S3 angefordert werden.

So funktioniert es:

• Wenn eine Anwendung Daten (GET, HEAD oder LIST) von S3 anfordert, löst S3 Object Lambda eine AWS Lambda-Funktion aus, die die Daten verarbeitet und umwandelt, bevor die Antwort gesendet wird.
• AWS Lambda ist vollständig serverlos, sodass du keine Infrastruktur verwalten musst - dein Code wird nur bei Bedarf ausgeführt.

Der Einstieg ist ganz einfach:

• In der AWS Management Console kannst du mit ein paar einfachen Schritten eine Lambda-Funktion an einen S3 Object Lambda Access Point anhängen.
• Einmal eingerichtet, führt jede Datenanfrage über diesen Zugangspunkt automatisch deine Lambda-Funktion aus und liefert deiner Anwendung angepasste Daten.

Mit S3 Object Lambda kannst du Daten in Echtzeit und ohne zusätzlichen Speicherplatz oder komplexe Einstellungen anpassen, was deine Anwendungen effizienter und flexibler macht.

Ereignis-Benachrichtigungen

Mit Amazon S3 Event Notifications kannst du Benachrichtigungen für Services wie Lambda, SQS oder SNS erhalten, wenn bestimmte Ereignisse in deinem S3-Bucket auftreten. Um sie einzurichten, fügst du einfach eine Benachrichtigungskonfiguration hinzu, in der du angibst, welche Ereignisse du verfolgen möchtest und wohin die Benachrichtigungen gesendet werden sollen. Diese Einstellung wird in der Benachrichtigungs-Subressource des Buckets gespeichert und kann einfach über die Amazon S3 API verwaltet werden.

Analysen und Einblicke

Tools wie S3 Storage Lens, Storage Class Analysis und Inventory Reports helfen dir, deine Speichernutzung und -kosten zu verstehen. Unternehmensweite Transparenz bietet S3 Storage Lens, das die Speichernutzung und Trends analysiert und praktische Vorschläge zur Datensicherheit und Kostenreduzierung liefert. Es ist die erste Analyselösung für Cloud-Speicher, die einen einzigen, umfassenden Überblick über mehrere Konten bietet.

S3 Inventory erstellt tägliche oder wöchentliche Berichte zur Objektverfolgung und -verwaltung, die Metadaten wie Speicherklasse, Verschlüsselung und Replikationsstatus enthalten. Diese Berichte unterstützen die Optimierung von Big-Data-Workflows, Sicherheitsprüfungen und Compliance.

Die S3-Speicherklassenanalyse hilft dir bei der Entscheidung, ob du Daten in eine wirtschaftlichere Speicherklasse verschieben solltest, indem du die Zugriffsmuster verfolgst. S3 Intelligent-Tiering, das Daten auf der Grundlage von Nutzungsmustern automatisch zwischen den Zugriffsebenen überträgt, oder S3-Lebenszyklusregeln können verwendet werden, um diesen Vorgang zu automatisieren.

Sicherheit, Compliance und andere Vorteile von Amazon S3

Wir dürfen die Sicherheit und die Einhaltung von Vorschriften nicht vergessen:

Zugangsverwaltung

Mit AWS Identity and Access Management (IAM), Bucket Policies, Access Control Lists (ACLs) und Access Points kannst du entscheiden, wer auf deine Daten zugreifen darf und welche Aktionen er/sie durchführen kann. Das ist besonders nützlich für große Organisationen oder gemeinsam genutzte Umgebungen.

Compliance-Zertifizierungen

Amazon S3 unterstützt wichtige Compliance-Standards wie PCI DSS, HIPAA, FedRAMP und mehr und ist damit ideal für Branchen, die strenge Datensicherheit und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften verlangen.

Verschlüsselungsmethoden

Du kannst Daten im Ruhezustand mit von AWS verwalteten oder vom Kunden verwalteten Schlüsseln (SSE-S3, SSE-KMS) verschlüsseln. Für Daten, die unterwegs sind, sorgt S3 für sichere Dateiübertragungen mit SSL/TLS-Verschlüsselung. Die Einhaltung von Best Practices wie die Aktivierung der Versionskontrolle und die Verwendung von MFA-Delete kann deine Datenschutzstrategie weiter verbessern.

Mit diesen Funktionen bietet Amazon S3 eine sichere, konforme und flexible Speicherlösung für Unternehmen jeder Größe.

Fazit

Amazon S3 ist eine der leistungsfähigsten und zuverlässigsten Cloud-Speicherlösungen, die es gibt. Sie ist skalierbar, sicher und hat viele Funktionen, die für alles geeignet sind, von der Entwicklung großer Anwendungen über die Erstellung von Data Lakes bis hin zur Sicherung wichtiger Dateien. Seine Flexibilität und Kosteneffizienz machen ihn zu einer guten Wahl für Unternehmen jeder Größe.

Da AWS den S3-Speicher ständig weiterentwickelt, werden neue Funktionen und Integrationen die Datenverwaltung noch einfacher machen. Wir können zum Beispiel neue Trends wie mehr KI-gesteuerte Dateneinblicke, tiefere Integrationen mit Container- und serverlosen Technologien und zusätzliche Funktionen zur Automatisierung der Compliance erwarten. Wenn du tiefer in AWS und Cloud Computing eintauchen möchtest, solltest du dir diese Ressourcen auf DataCamp ansehen, um deine Fähigkeiten zu verbessern:

• AWS Storage Tutorial: Eine praktische Einführung in S3 und EFS
• AWS-Konzepte-Kurs
• Daten-Streaming mit AWS Kinesis und Lambda Kurs
• AWS Cloud Practitioner (CLF-C02) Lernpfad