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

🔍 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:

✅ 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:

📊 Storage Classes:

✅ 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:

🔹 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:

✅ 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:

🔹 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:

✅ 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):

💡 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

🎯 Hướng dẫn chọn dịch vụ Storage phù hợp

Decision Tree:

❓ Bạn cần lưu trữ gì?

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Boot volume / OS cho EC2?                           │
│ → **EBS** (chỉ có EBS dùng được cho boot volume)   │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Database storage cần IOPS cao?                      │
│ → **EBS** (io2/io1) hoặc **Instance Store** + backup│
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Shared file storage giữa nhiều EC2?                 │
│ → Linux: **EFS**                                    │
│ → Windows: **FSx for Windows File Server**         │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ HPC / AI/ML training cần throughput cực cao?        │
│ → **FSx for Lustre**                                │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Backup, archive, data lake?                         │
│ → **S3** (Standard hoặc Glacier tùy access pattern) │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Kết nối on-premises với AWS cloud?                  │
│ → **Storage Gateway**                               │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Cache / temp data / replicable data?                │
│ (với fault-tolerant architecture)                   │
│ → **Instance Store**                                │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

⚠️ Lưu ý quan trọng về Instance Store: Chỉ sử dụng Instance Store khi:

• ✅ Hệ thống có khả năng chịu lỗi (fault tolerance)
• ✅ Dữ liệu có thể tái tạo từ nguồn khác
• ✅ Có data replication sang persistent storage
• ❌ KHÔNG dùng cho critical data không có backup

📊 So sánh chi phí (Pricing Overview)

Giá tham khảo (US East - N. Virginia, tháng 11/2025):

💡 Lưu ý:

• Chi phí thực tế có thể thay đổi theo region và usage patterns
• Cần tính thêm chi phí data transfer, requests, và operations
• Sử dụng AWS Pricing Calculator để estimate chính xác

🧠 Best Practices khi chọn Storage

1. Phân tích workload requirements:

• IOPS requirements: Bao nhiêu read/write operations/second?
• Throughput requirements: Bandwidth cần thiết?
• Latency sensitivity: Ứng dụng chịu được bao nhiêu ms delay?
• Access patterns: Frequent, infrequent, sequential, random?

2. Xem xét durability và availability:

• Critical data: Dùng services có 11 nines durability (EFS, FSx, S3)
• Ephemeral data: Instance Store OK
• High availability: Dùng Multi-AZ (EFS, S3)

3. Tối ưu chi phí:

• S3 Lifecycle policies: Auto-tier sang IA hoặc Glacier
• EFS IA: Dùng cho data ít truy cập
• Right-sizing: Không over-provision IOPS/throughput
• Spot instances + Instance Store: Cho workload có thể interrupt

4. Bảo mật:

• Bật encryption at rest (KMS)
• Bật encryption in transit (TLS)
• Sử dụng IAM policies và Security Groups chặt chẽ
• Enable CloudTrail để audit access

5. Backup và disaster recovery:

• EBS: Tạo snapshots thường xuyên
• EFS/FSx: Sử dụng AWS Backup
• S3: Enable versioning và cross-region replication
• Instance Store: Backup sang S3/EBS vì data không persistent

🧩 Ví dụ kiến trúc thực tế

Scenario 1: Web Application 3-tier

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Tier 1: Web Servers (Auto Scaling Group)   │
│ - EBS gp3: Boot volumes                    │
│ - EFS: Shared uploaded files/content       │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Tier 2: Application Servers                │
│ - EBS gp3: Boot volumes                    │
│ - S3: Static assets (CSS, JS, images)     │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Tier 3: Database (RDS + Read Replicas)     │
│ - EBS io2: Database storage                │
│ - S3: Automated backups                    │
└─────────────────────────────────────────────┘

Scenario 2: Big Data Analytics

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Data Ingestion:                             │
│ - S3: Raw data lake (petabyte scale)       │
│ - S3 Lifecycle: Auto-tier to Glacier       │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Processing (EMR / Spark):                   │
│ - Instance Store: Temp processing data     │
│ - EFS: Shared scripts and configs          │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Analytics (Athena / Redshift):              │
│ - S3: Query results                         │
│ - EBS: Redshift node storage               │
└─────────────────────────────────────────────┘

Scenario 3: Machine Learning Training

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Training Data:                              │
│ - S3: Large training datasets              │
│ - FSx for Lustre: High-throughput access   │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Training Instances (SageMaker / EC2):       │
│ - Instance Store: Temp training data       │
│ - EBS io2: Model checkpoints               │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ Model Storage:                              │
│ - S3: Trained models                        │
│ - EFS: Shared model artifacts              │
└─────────────────────────────────────────────┘

Scenario 4: Hybrid Cloud

┌─────────────────────────────────────────────┐
│ On-Premises:                                │
│ - Storage Gateway (File Gateway)           │
│ - Local cache for frequent access          │
└─────────────────────────────────────────────┘
           ↓ (Internet / Direct Connect)
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ AWS Cloud:                                  │
│ - S3: Primary storage backend              │
│ - S3 Glacier: Long-term archive            │
│ - CloudWatch: Monitoring                   │
└─────────────────────────────────────────────┘

⚠️ Các lưu ý quan trọng

1. Availability Zone dependencies:

• EBS: Single AZ (cần snapshot để move sang AZ khác)
• Instance Store: Single AZ (local to host)
• EFS/FSx: Multi-AZ hoặc Single AZ (tùy chọn)
• S3: Regional (automatic multi-AZ)

2. Performance considerations:

• Lowest latency: Instance Store > EBS > EFS > S3
• Highest IOPS: Instance Store > EBS io2 > FSx > EFS > S3
• Highest throughput: FSx Lustre > Instance Store > EBS > EFS > S3

3. Data persistence:

• Persistent: EBS, EFS, FSx, S3, Storage Gateway
• Ephemeral: Instance Store (⚠️ data mất khi stop instance, hardware fail)

4. Scalability:

• Elastic (tự động): EFS, S3
• Manual scaling: EBS, FSx
• Fixed: Instance Store (phụ thuộc instance type)

5. Fault Tolerance Requirements:

• Built-in redundancy: EFS (multi-AZ), FSx, S3 (multi-AZ)
• Single AZ with snapshots: EBS
• ⚠️ Requires application-level fault tolerance: Instance Store

🏁 Kết luận

Việc chọn đúng dịch vụ AWS Storage là quan trọng cho hiệu suất, chi phí và độ tin cậy của hệ thống.

🎯 Tóm tắt nhanh:

💡 Lời khuyên cuối:

1. Bắt đầu đơn giản: Dùng EBS + S3 cho hầu hết use cases
2. Tối ưu dần: Chuyển sang EFS/FSx khi cần shared storage
3. Monitor và adjust: Dùng CloudWatch để theo dõi và optimize
4. Test performance: Benchmark trước khi deploy production
5. Plan for growth: Chọn solutions có thể scale
6. Understand data lifecycle: Ephemeral vs Persistent
7. Design for failure: Đặc biệt khi dùng Instance Store

👉 Không có "best storage" cho mọi trường hợp - chọn service phù hợp với yêu cầu cụ thể của bạn, và đừng ngại kết hợp nhiều services trong một architecture!

⚠️ Đặc biệt quan trọng: Nếu sử dụng Instance Store, bắt buộc phải có fault-tolerant architecture với data replication và backup strategy!

📚 Tài liệu tham khảo

• Amazon EBS Documentation
• Amazon EFS Documentation
• Amazon FSx Documentation
• Amazon S3 Documentation
• AWS Storage Gateway Documentation
• EC2 Instance Store Documentation
• AWS Storage Blog
• AWS Pricing Calculator