块存储、文件存储、对象存储三者的区别

块存储
- DAS
- SAN
文件存储
- NAS
对象存储
- 1.对象存储结构
- 2.对象
- 3.对象存储设备
- 4.元数据服务器（Metadata Server，MDS）
- 5.对象存储系统的客户端Client
- 6.对象存储的优点
比较
- 文件存储和块存储区别
- 三者异同比较

块存储

DAS

概念：Direct Attached Storage:直连式存储
方式：服务器使用SCSI或FC协议连接到存储阵列
协议类型：SCSI总线、FC光纤
表现形式：一块空间大小裸磁盘如/dev/sdb
优点：组网简单，成本低廉
缺点：可拓展性有限，不灵活，无法多机共享

SAN

概念：Storage Area Network:存储区域网络
方式：服务器使用FC或者一个存储区域网络IP连接到存储阵列
协议类型：FC-SAN、IP-SAN
表现形式：一块空间大小裸磁盘如/dev/sdb
优点：性能好，可扩展性强
缺点：成本高

在我看来，其实是通过FC交换机解决了机器主板只有几个卡槽的问题，利用FC交换机，就仿佛实现了这样一种机制，即我们拥有一个无限卡槽的主板，上面都是接口，你可以通过这个接口插上你的硬盘。

文件存储

NAS

概念：Network Attached Storage：网络附属存储
方式：服务器使用TCP网络协议连接至文件共享存储
协议类型：NFS、CIFS
表现形式：映射到存储中的一个目录，如/data
优点：使用简单，通过ip协议实现互访，多机同时共享同个存储
缺点：性能有限，可靠性不高

对于用户来说，NAS好比是一个共享文件夹，文件系统已经存在，用户可以直接将自己的数据存放在NAS上。NAS以文件为传输协议，开销很大，不利于在高性能集群中使用。
NAS是一种通过网络达成存储目的的设备，NAS传输数据依靠的是TCP/IP网络协议栈，这是NAS存储于上文的DAS和SAN存储最大的不同之处。
NAS是标准的文件级存储方法，采用网络技术（TCP/IP、ATM、FDDI），通过网络交换机连接存储系统和服务器主机来建立存储私网。其主要特征是把存储设备、网络接口和以太网技术集成在一起，直接通过以太网网络存取数据。能够快速实现部门级存储容量需求与文件传输需求。

对象存储

对象存储：也叫做基于对象的存储，是用来描述解决和处理离散单元的方法的通用术语，这些离散单元被称作为对象。

对象存储经常被比作在一家高级餐厅代客停车。当一个顾客需要代客停车时，他就把钥匙交给别人，换来一张收据。这个顾客不用知道他的车被停在哪，也不用知道在他用餐时服务员会把他的车移动多少次。在这个比喻中，一个存储对象的唯一标识符就代表顾客的收据。

总体上来讲，对象存储同兼具SAN高速直接访问磁盘特点及NAS的分布式共享特点。

①SAN（Storage Area Network）结构采用SCSI 块I/O的命令集，通过在磁盘或FC（Fiber
Channel）级的数据访问提供高性能的随机I/O和数据吞吐率，它具有高带宽、低延迟的优势，在高性能计算中占有一席之地，如SGI的CXFS文件系统就是基于SAN实现高性能文件存储的，但是由于SAN系统的价格较高，且可扩展性较差，已不能满足成千上万个CPU规模的系统。

②NAS（Network Attached Storage）结构它采用NFS或CIFS命令集访问数据，以文件为传输协议，通过TCP/IP实现网络化存储，可扩展性好、价格便宜、用户易管理，如目前在集群计算中应用较多的NFS文件系统，但由于NAS的协议开销高、带宽低、延迟大，不利于在高性能集群中应用。

1.对象存储结构

核心是将数据通路（数据读或写）和控制通路（元数据）分离，并且基于对象存储设备（Object-based Storage Device，OSD）构建存储系统，每个对象存储设备具有一定的智能，能够自动管理其上的数据分布。
对象存储结构组成部分（对象、对象存储设备、元数据服务器、对象存储系统的客户端）：

2.对象

对象是系统中数据存储的基本单位，一个对象实际上就是文件的数据和一组属性信息（Meta Data）的组合，这些属性信息可以定义基于文件的RAID参数、数据分布和服务质量等，而传统的存储系统中用文件或块作为基本的存储单位，在块存储系统中还需要始终追踪系统中每个块的属性，对象通过与存储系统通信维护自己的属性。在存储设备中，所有对象都有一个对象标识，通过对象标识OSD命令访问该对象。通常有多种类型的对象，存储设备上的根对象标识存储设备和该设备的各种属性，组对象是存储设备上共享资源管理策略的对象集合等。

对象的层次理解：

3.对象存储设备

对象存储设备具有一定的智能，它有自己的CPU、内存、网络和磁盘系统，OSD同块设备的不同不在于存储介质，而在于两者提供的访问接口。OSD的主要功能包括数据存储和安全访问。目前国际上通常采用刀片式结构实现对象存储设备。OSD提供三个主要功能：
（1）数据存储。OSD管理对象数据，并将它们放置在标准的磁盘系统上，OSD不提供块接口访问方式，Client请求数据时用对象ID、偏移进行数据读写。
（2）智能分布。OSD用其自身的CPU和内存优化数据分布，并支持数据的预取。由于OSD可以智能地支持对象的预取，从而可以优化磁盘的性能。
（3）每个对象元数据的管理。OSD管理存储在其上对象的元数据，该元数据与传统的inode元数据相似，通常包括对象的数据块和对象的长度。而在传统的NAS系统中，这些元数据是由文件服务器维护的，对象存储架构将系统中主要的元数据管理工作由OSD来完成，降低了Client的开销。

4.元数据服务器（Metadata Server，MDS）

MDS控制Client与OSD对象的交互，主要提供以下几个功能：

（1）对象存储访问。

MDS构造、管理描述每个文件分布的视图，允许Client直接访问对象。MDS为Client提供访问该文件所含对象的能力，OSD在接收到每个请求时将先验证该能力，然后才可以访问。

（2）文件和目录访问管理。

MDS在存储系统上构建一个文件结构，包括限额控制、目录和文件的创建和删除、访问控制等。

（3） Client Cache一致性。

为了提高Client性能，在对象存储系统设计时通常支持Client方的Cache。由于引入Client方的Cache，带来了Cache一致性问题，MDS支持基于Client的文件Cache，当Cache的文件发生改变时，将通知Client刷新Cache，从而防止Cache不一致引发的问题。

5.对象存储系统的客户端Client

为了有效支持Client支持访问OSD上的对象，需要在计算节点实现对象存储系统的Client，通常提供POSIX文件系统接口，允许应用程序像执行标准的文件系统操作一样。

对象存储文件系统的关键技术

1、分布元数据传统的存储结构元数据服务器通常提供两个主要功能。

（1）为计算结点提供一个存储数据的逻辑视图（Virtual File System，VFS层），文件名列表及目录结构。

（2）组织物理存储介质的数据分布（inode层）。对象存储结构将存储数据的逻辑视图与物理视图分开，并将负载分布，避免元数据服务器引起的瓶颈（如NAS系统）。元数据的VFS部分通常是元数据服务器的10％的负载，剩下的90％工作（inode部分）是在存储介质块的数据物理分布上完成的。在对象存储结构，inode工作分布到每个智能化的OSD，每个OSD负责管理数据分布和检索，这样90%的元数据管理工作分布到智能的存储设备，从而提高了系统元数据管理的性能。另外，分布的元数据管理，在增加更多的OSD到系统中时，可以同时增加元数据的性能和系统存储容量。

2、并发数据访问对象存储体系结构定义了一个新的、更加智能化的磁盘接口OSD。OSD是与网络连接的设备，它自身包含存储介质，如磁盘或磁带，并具有足够的智能可以管理本地存储的数据。计算结点直接与OSD通信，访问它存储的数据，由于OSD具有智能，因此不需要文件服务器的介入。如果将文件系统的数据分布在多个OSD上，则聚合I/O速率和数据吞吐率将线性增长，对绝大多数Linux集群应用来说，持续的I/O聚合带宽和吞吐率对较多数目的计算结点是非常重要的。对象存储结构提供的性能是目前其它存储结构难以达到的，如ActiveScale对象存储文件系统的带宽可以达到10GB/s。

6.对象存储的优点

对象存储相比块存储、文件存储的一个最本质的区别是无层次结构。
我们都知道，一般的存储（比如你自己的PC的文件系统）是有一个目录树概念的，要找到一个文件需要先找到这个文件所属的目录。
而对象存储是没有文件目录树这个概念的，所有的数据都在同一个层次中，仅仅通过数据的唯一地址标识来识别并查找数据。

鉴于对象存储的无层次结构特点，对象存储有以下优点：

①效率更高。不受复杂目录系统对性能的影响。
②可扩展性更强。分布式架构，更便于进行水平扩展，从而容纳进任意大规模的数据。
③可用性更强。数据一般都会有多个位于不同机器的复制，确保数据不丢失。

比较

文件存储和块存储区别

使用方式不同：块存储设备使用的时候，还需要进一步进行分区，将设备格式为某种文件系统才可以继续使用；而文件存储就相当于你多了一个共享文件夹，文件存储带着自己本身的文件系统。

存储系统架构	DAS	NAS	SAN
安装难易程度	不一定	简单	困难
数据传输协议	SCSI/FC/ATA	TCP/IP	FC
导传输对象	数据块	文件	数据块
使用标准文件共享协议	否	是(NFS/CIFS)	否
异种操作系统文件共享	否	是	需要转换设备
集中式管理	不一定	是	需要管理工具
管理难易程度	不一定	以网络为基础，容易	不一定，但通常很困难
提高服务器效率	否	是	是
灾难忍受度	低	高	高，专有方案
适合对象	中小企业服务器、捆绑磁盘(JBOD)	中小企业、SOHU族、企业部门	大型企业、数据中心
应用环境	局域网、文档共享程度低、独立操作平台、服务器数量少	局域网、文档共享程度高、异质格式存储需求高	光纤通道储域网、网络环境复杂、文档共享程度高、异质操作平台、服务器数量多
业务模式	一般服务器	web服务器、多媒体资料存储、文件资料共享	大型资料库数据库等
档案格式复杂度	低	中	高
容量扩充能力	低	中	高

三者异同比较

存储类型	数据传输方式	适应场景	优点
块存储	SCSI/ISCSI接口	小型机房	速度快
文件存储	NFS/FTP等	局域网环境	可扩展性高
对象存储	http协议	互联网环境，异地存储	速度快，且扩展性高，高可用

块存储: 是和主机打交道的, 如插一块硬盘
文件存储: NAS, 网络存储, 用于多主机共享数据
对象存储: 跟你自己开发的应用程序打交道, 如网盘

参考：块存储、文件存储、对象存储三者的区别是啥

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SAN

文件存储

NAS

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1.对象存储结构

2.对象

3.对象存储设备

4.元数据服务器（Metadata Server，MDS）

5.对象存储系统的客户端Client

6.对象存储的优点

比较

文件存储和块存储区别

三者异同比较

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