塊存儲、文件存儲、對象存儲意義及差異

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通俗易懂，查了些資料做了詳細(xì)的補(bǔ)充。

塊存儲

典型設(shè)備：磁盤陣列、硬盤
塊存儲主要是將裸磁盤空間整個(gè)映射給主機(jī)使用的。
就是說例如：磁盤陣列里面有5塊硬盤，然后可以通過劃邏輯盤、做Raid、或者LVM等方式邏輯劃分出N個(gè)邏輯的硬盤。但是邏輯盤和物理盤是兩個(gè)完全不同的概念。假設(shè)每個(gè)硬盤100G，共有5個(gè)硬盤，劃分為邏輯盤也為5個(gè)，每個(gè)100G，但是這5個(gè)邏輯盤和原來的5個(gè)物理盤意義完全不同了。例如第一個(gè)邏輯盤第一個(gè)20G可能來自物理盤1，第二個(gè)20G來自物理盤2，所以邏輯盤是多個(gè)物理盤邏輯虛構(gòu)出來的硬盤。
接著塊存儲會采用映射的方式將這幾個(gè)邏輯盤映射給主機(jī)，主機(jī)上面的操作系統(tǒng)會識別到有5塊硬盤，但是操作系統(tǒng)是無法區(qū)分到底是物理盤還是邏輯盤，它一概就認(rèn)為只是5塊裸的物理硬盤而已，跟直接拿一塊物理硬盤掛載到操作系統(tǒng)沒區(qū)別，至少操作系統(tǒng)感知上沒有區(qū)別的。
在此方式下，操作系統(tǒng)還需要對掛載的裸硬盤進(jìn)行分區(qū)、格式化后，才能使用，與平常主機(jī)內(nèi)置的硬盤無差異。

優(yōu)點(diǎn)

（1）這種方式的好處當(dāng)然是因?yàn)橥ㄟ^了Raid與LVM等手段，對數(shù)據(jù)提供了保護(hù)；
（2）可以將多塊廉價(jià)的硬盤組合起來，稱為一個(gè)大容量的邏輯盤對外提供服務(wù)，提高了容量；
（3）寫入數(shù)據(jù)時(shí)，由于是多塊磁盤組合出來的邏輯盤，所以幾塊硬盤可以并行寫入的，提升了讀寫效率；
（4）很多時(shí)候塊存儲采用SAN架構(gòu)組網(wǎng)，傳輸速度以及封裝協(xié)議的原因，使得傳輸速度和讀寫效率得到提升

缺點(diǎn)

（1）采用SAN架構(gòu)組網(wǎng)時(shí)，需要額外為主機(jī)購買光纖通道卡，還要購買光纖交換機(jī)，造價(jià)成本高；
（2）主機(jī)之間數(shù)據(jù)無法共享，在服務(wù)器不做集群的情況下，塊存儲裸盤映射給主機(jī)，在格式化使用后，對于主機(jī)來說相當(dāng)于本地盤，那么主機(jī)A的本地盤根本不能給主機(jī)B去使用，無法共享數(shù)據(jù)
（3）不利于不同操作系統(tǒng)主機(jī)間的數(shù)據(jù)共享：因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)使用不同的文件系統(tǒng)，格式化后，不同的文件系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)是共享不了的。 例如一臺win7，文件系統(tǒng)是FAT32/NTFS，而linux是EXT4，EXT4是無法識別NTFS的文件系統(tǒng)的。

文件存儲

 典型設(shè)備：FTP、NFS服務(wù)器
為了克服文件無法共享的問題，所以有了文件存儲。
文件存儲也有軟硬一體化的設(shè)備，但是其實(shí)一臺普通的PC機(jī)，只要裝上合適的操作系統(tǒng)和軟件，就可以假設(shè)FTP與NFS服務(wù)了，架上該類服務(wù)之后的服務(wù)器，就是文件存儲的一種了。
主機(jī)A可以直接對文件存儲進(jìn)行文件的上傳和下載，與塊存儲不同，主機(jī)A是不需要再對文件存儲進(jìn)行格式化的，因?yàn)槲募芾砉δ芤呀?jīng)由文件存儲自己搞定了。

 優(yōu)點(diǎn)

 （1）造價(jià)低：隨便一臺機(jī)器就可以，另外普通的以太網(wǎng)就可以，根本不需要專用的SAN網(wǎng)絡(luò)，所以造價(jià)低
 （2）方便文件共享

 缺點(diǎn)

 （1）讀寫速率低，傳輸速率慢：以太網(wǎng)，上傳下載速度較慢，另外所有讀寫都要1臺服務(wù)器里面的硬盤來承受，相比起磁盤陣列動不動就十幾上百塊硬盤同時(shí)讀寫，速率慢了許多。

對象存儲

典型設(shè)備：內(nèi)置大容量硬盤的分布式服務(wù)器
對象存儲最常用的方案，就是多臺服務(wù)器內(nèi)置大容量硬盤，再裝上對象存儲軟件，然后再額外搞幾臺服務(wù)作為管理節(jié)點(diǎn)，安裝上對象存儲管理軟件。管理節(jié)點(diǎn)可以管理其他服務(wù)器對外提供讀寫訪問功能。
之所以出現(xiàn)對象存儲這種東西，是為了克服塊存儲與文件存儲各自的缺點(diǎn)，發(fā)揚(yáng)各自的優(yōu)點(diǎn)。簡單來說塊存儲讀寫快，不利于共享，文件存儲讀寫慢，利于共享。能否弄一個(gè)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(gè)文件包含了屬性（術(shù)語：metadata，元數(shù)據(jù)，例如該文件的大小、修改時(shí)間、存儲路徑等）以及內(nèi)容（數(shù)據(jù)）。
像FAT32這種文件系統(tǒng)，是直接將一份文件與metadata一起存儲的，存儲過程先將文件按照文件系統(tǒng)的最小塊大小來打散（例如4M的文件，假設(shè)文件系統(tǒng)要求一個(gè)塊4K，那么就將文件打散稱為1000個(gè)小塊），再寫進(jìn)硬盤里，過程中沒有區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和metadata的。而每個(gè)塊最后會告知你下一個(gè)要讀取的塊地址，然后一直這樣順序的按圖索驥，最后完成整份文件的所有塊的讀取。
這種情況下讀寫速率很慢，因?yàn)榫退隳阌?00個(gè)機(jī)械臂在讀寫，但是由于你只有讀取到第一個(gè)塊，才能知道下一個(gè)塊在哪里，其實(shí)相當(dāng)于只能有1個(gè)機(jī)械臂在實(shí)際工作。

而對象存儲則將元數(shù)據(jù)獨(dú)立出來了，控制節(jié)點(diǎn)叫元數(shù)據(jù)服務(wù)器（服務(wù)器+對象存儲管理軟件），里面主要負(fù)責(zé)存儲對象的屬性（主要是對象的數(shù)據(jù)被打散存放到了那幾臺分布式服務(wù)器中的信息）而其他負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)的分布式服務(wù)器叫做OSD，主要負(fù)責(zé)存儲文件的數(shù)據(jù)部分。當(dāng)用戶訪問對象，會先訪問元數(shù)據(jù)服務(wù)器，元數(shù)據(jù)服務(wù)器只負(fù)責(zé)反饋對象存儲在哪里OSD，假設(shè)反饋文件A存儲在B、C、D三臺OSD，那么用戶就會再次直接訪問3臺OSD服務(wù)器去讀取數(shù)據(jù)。
這時(shí)候由于是3臺OSD同時(shí)對外傳輸數(shù)據(jù)，所以傳輸?shù)乃俣染蜁涌炝?，?dāng)OSD服務(wù)器數(shù)量越多，這種讀寫速度的提升就越大，通過此種方式，實(shí)現(xiàn)了讀寫快的目的。

另一方面，對象存儲軟件是有專門的文件系統(tǒng)的，所以O(shè)SD對外又相當(dāng)于文件服務(wù)器，那么就不存在共享方面的困難了，也解決了文件共享方面的問題
所以對象存儲的出現(xiàn)，很好的結(jié)合了塊存儲和文件存儲的優(yōu)點(diǎn)

為什么對象存儲兼具塊存儲和文件存儲的好處，還要使用塊存儲和文件存儲呢？

（1）有一類應(yīng)用是需要存儲直接裸盤映射的，例如數(shù)據(jù)庫。因?yàn)閿?shù)據(jù)需要存儲樓盤映射給自己后，再根據(jù)自己的數(shù)據(jù)庫文件系統(tǒng)來對裸盤進(jìn)行格式化的，所以是不能夠采用其他已經(jīng)被格式化為某種文件系統(tǒng)的存儲的。此類應(yīng)用更合適使用塊存儲。
（2）對象存儲的成本比起普通的文件存儲還要較高，需要購買專門的對象存儲軟件以及大容量硬盤。如果對數(shù)據(jù)量要求不是海量，只是為了做文件共享的時(shí)候，直接用文件存儲的形式好了，性價(jià)比高。

下圖簡要的總結(jié)了三者之間的差異：

對象存儲文件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是什么？

（1）分布元數(shù)據(jù)
（2）并發(fā)數(shù)據(jù)訪問，對象存儲體系結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)新的、更加智能化的磁盤接口OSD

什么是OSD？

存儲局域網(wǎng)（SAN）和網(wǎng)絡(luò)附加存儲（NAS）是我們比較熟悉的兩種主流網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)，而對象存儲是一種新的網(wǎng)絡(luò)存儲架構(gòu)，基于對象存儲技術(shù)的設(shè)備就是對象存儲設(shè)備，簡稱：OSD

在存儲對象中通過什么對象方式訪問對象？

在存儲設(shè)備中，所有對象都有一個(gè)對象標(biāo)識，通過對象標(biāo)識OSD命令訪問對象

OSD的主要功能是什么？

（1）數(shù)據(jù)存儲。OSD管理對象數(shù)據(jù)，并將它們放置在標(biāo)準(zhǔn)的磁盤系統(tǒng)上，OSD不提供塊接口訪問方式，Client請求數(shù)據(jù)時(shí)用對象ID、偏移進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫；
（2）智能分布。OSD用其自身的CPU和內(nèi)存優(yōu)化數(shù)據(jù)分布，并支持?jǐn)?shù)據(jù)的預(yù)取。由于OSD可以智能的支持對象的預(yù)取，從而可以優(yōu)化磁盤的性能
（3）每個(gè)對象元數(shù)據(jù)的管理。OSD管理存儲在其上對象的元數(shù)據(jù)，該元數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的inode元數(shù)據(jù)相似，通常包括對象的數(shù)據(jù)塊和對象的長度。

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