塊存儲、檔案存儲、對象存儲意義及差異

塊存儲

典型裝置：磁盤陣列、硬碟

塊存儲主要是将裸磁盤空間整個映射給主機使用的。例如：磁盤陣列裡面有5塊硬碟，然後可以通過劃邏輯盤、做Raid、或者LVM等方式邏輯劃分出N個邏輯的硬碟。

但是邏輯盤和實體盤是兩個完全不同的概念。假設每個硬碟100G，共有5個硬碟，劃分為邏輯盤也為5個，每個100G，但是這5個邏輯盤和原來的5個實體盤意義完全不同了。例如第一個邏輯盤第一個20G可能來自實體盤1，第二個20G來自實體盤2，是以邏輯盤是多個實體盤邏輯虛構出來的硬碟。

接着塊存儲會采用映射的方式将這幾個邏輯盤映射給主機，主機上面的作業系統會識别到有5塊硬碟，但是作業系統是無法區分到底是實體盤還是邏輯盤，它一概就認為隻是5塊裸的實體硬碟而已，跟直接拿一塊實體硬碟挂載到作業系統沒差別，至少作業系統感覺上沒有差別的。

在此方式下，作業系統還需要對挂載的裸硬碟進行分區、格式化後，才能使用，與平常主機内置的硬碟無差異。

優點

（1）這種方式的好處當然是因為通過了Raid與LVM等手段，對資料提供了保護；

（2）可以将多塊廉價的硬碟組合起來，稱為一個大容量的邏輯盤對外提供服務，提高了容量；

（3）寫入資料時，由于是多塊磁盤組合出來的邏輯盤，是以幾塊硬碟可以并行寫入的，提升了讀寫效率；

（4）很多時候塊存儲采用SAN架構組網，傳輸速度以及封裝協定的原因，使得傳輸速度和讀寫效率得到提升

缺點

（1）采用SAN架構組網時，需要額外為主機購買光纖通道卡，還要購買光纖交換機，造價成本高；

（2）主機之間資料無法共享，在伺服器不做叢集的情況下，塊存儲裸盤映射給主機，在格式化使用後，對于主機來說相當于本地盤，那麼主機A的本地盤根本不能給主機B去使用，無法共享資料；

（3）不利于不同作業系統主機間的資料共享：因為作業系統使用不同的檔案系統，格式化後，不同的檔案系統間的資料是共享不了的。 例如一台win7，檔案系統是FAT32/NTFS，而linux是EXT4，EXT4是無法識别NTFS的檔案系統的。

檔案存儲

典型裝置：FTP、NFS伺服器

為了克服檔案無法共享的問題，是以有了檔案存儲。

檔案存儲也有軟硬一體化的裝置，但是其實一台普通的PC機，隻要裝上合适的作業系統和軟體，就可以假設FTP與NFS服務了，架上該類服務之後的伺服器，就是檔案存儲的一種了。

主機A可以直接對檔案存儲進行檔案的上傳和下載下傳，與塊存儲不同，主機A是不需要再對檔案存儲進行格式化的，因為檔案管理功能已經由檔案存儲自己搞定了。

（1）造價低：随便一台機器就可以，另外普通的以太網就可以，根本不需要專用的SAN網絡，是以造價低；

（2）友善檔案共享

（1）讀寫速率低，傳輸速率慢：以太網，上傳下載下傳速度較慢，另外所有讀寫都要1台伺服器裡面的硬碟來承受，相比起磁盤陣列動不動就十幾上百塊硬碟同時讀寫，速率慢了許多。

對象存儲

典型裝置：内置大容量硬碟的分布式伺服器

對象存儲最常用的方案，就是多台伺服器内置大容量硬碟，再裝上對象存儲軟體，然後再額外搞幾台服務作為管理節點，安裝上對象存儲管理軟體。管理節點可以管理其他伺服器對外提供讀寫通路功能。

之是以出現對象存儲這種東西，是為了克服塊存儲與檔案存儲各自的缺點，發揚各自的優點。簡單來說塊存儲讀寫快，不利于共享，檔案存儲讀寫慢，利于共享。能否弄一個讀寫塊，利于共享的存儲出來呢？于是就有了對象存儲。

首先，一個檔案包含了屬性（術語：metadata，中繼資料，例如該檔案的大小、修改時間、存儲路徑等）以及内容（資料）。

像FAT32這種檔案系統，是直接将一份檔案與metadata一起存儲的，存儲過程先将檔案按照檔案系統的最小塊大小來打散（例如4M的檔案，假設檔案系統要求一個塊4K，那麼就将檔案打散稱為1000個小塊），再寫進硬碟裡，過程中沒有區分資料和metadata的。而每個塊最後會告知你下一個要讀取的塊位址，然後一直這樣順序的按圖索骥，最後完成整份檔案的所有塊的讀取。

這種情況下讀寫速率很慢，因為就算你有100個機械臂在讀寫，但是由于你隻有讀取到第一個塊，才能知道下一個塊在哪裡，其實相當于隻能有1個機械臂在實際工作。

而對象存儲則将中繼資料獨立出來了，控制節點叫中繼資料伺服器（伺服器+對象存儲管理軟體），裡面主要負責存儲對象的屬性（主要是對象的資料被打散存放到了那幾台分布式伺服器中的資訊），而其他負責存儲資料的分布式伺服器叫做OSD，主要負責存儲檔案的資料部分。

當使用者通路對象，會先通路中繼資料伺服器，中繼資料伺服器隻負責回報對象存儲在哪個OSD，假設回報檔案A存儲在B、C、D三台OSD，那麼使用者就會再次直接通路3台OSD伺服器去讀取資料。

這時候由于是3台OSD同時對外傳輸資料，是以傳輸的速度就會加快了，當OSD伺服器數量越多，這種讀寫速度的提升就越大，通過此種方式，實作了讀寫快的目的。

另一方面，對象存儲軟體是有專門的檔案系統的，是以OSD對外又相當于檔案伺服器，那麼就不存在共享方面的困難了，也解決了檔案共享方面的問題。是以對象存儲的出現，很好地結合了塊存儲和檔案存儲的優點。

為什麼對象存儲兼具塊存儲和檔案存儲的好處，還要使用塊存儲和檔案存儲呢？

（1）有一類應用是需要存儲直接裸盤映射的，例如資料庫。因為資料需要存儲樓盤映射給自己後，再根據自己的資料庫檔案系統來對裸盤進行格式化的，是以是不能夠采用其他已經被格式化為某種檔案系統的存儲的。此類應用更合适使用塊存儲。

（2）對象存儲的成本比起普通的檔案存儲還要較高，需要購買專門的對象存儲軟體以及大容量硬碟。如果對資料量要求不是海量，隻是為了做檔案共享的時候，直接用檔案存儲的形式好了，成本效益高。

下圖簡要地總結了三者之間的差異：

對象存儲檔案系統的關鍵技術是什麼？

（1）分布中繼資料

（2）并發資料通路，對象存儲體系結構定義了一個新的、更加智能化的磁盤接口OSD

什麼是OSD？

存儲區域網路（SAN）和網絡附加存儲（NAS）是我們比較熟悉的兩種主流網絡存儲架構，而對象存儲是一種新的網絡存儲架構，基于對象存儲技術的裝置就是對象儲存設備，簡稱：OSD

在存儲對象中通過什麼對象方式通路對象？

在儲存設備中，所有對象都有一個對象辨別，通過對象辨別OSD指令通路對象

OSD的主要功能是什麼？

（1）資料存儲。OSD管理對象資料，并将它們放置在标準的磁盤系統上，OSD不提供塊接口通路方式，Client請求資料時用對象ID、偏移進行資料讀寫；

（2）智能分布。OSD用其自身的CPU和記憶體優化資料分布，并支援資料的預取。由于OSD可以智能地支援對象的預取，進而可以優化磁盤的性能；

（3）每個對象中繼資料的管理。OSD管理存儲在其上對象的中繼資料，該中繼資料與傳統的inode中繼資料相似，通常包括對象的資料塊和對象的長度。

原文釋出時間為：2018-11-26

本文作者：hukey

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