塊存儲、文件存儲、對象存儲這三者的本質差別是什麼?

【塊存儲】

典型設備:磁盤陣列,硬盤

塊存儲主要是將裸磁盤空間整個映射給主機使用的,就是說例如磁盤陣列裏面有5塊硬盤(爲方便說明,假設每個硬盤1G),然後可以通過劃邏輯盤、做Raid、或者LVM(邏輯卷)等種種方式邏輯劃分出N個邏輯的硬盤。(假設劃分完的邏輯盤也是5個,每個也是1G,但是這5個1G的邏輯盤已經於原來的5個物理硬盤意義完全不同了。例如第一個邏輯硬盤A裏面,可能第一個200M是來自物理硬盤1,第二個200M是來自物理硬盤2,所以邏輯硬盤A是由多個物理硬盤邏輯虛構出來的硬盤。)

接着塊存儲會採用映射的方式將這幾個邏輯盤映射給主機,主機上面的操作系統會識別到有5塊硬盤,但是操作系統是區分不出到底是邏輯還是物理的,它一概就認爲只是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沒有區別的,至少操作系統感知上沒有區別。

此種方式下,操作系統還需要對掛載的裸硬盤進行分區、格式化後,才能使用,與平常主機內置硬盤的方式完全無異。

優點:

1、 這種方式的好處當然是因爲通過了Raid與LVM等手段,對數據提供了保護。

2、 另外也可以將多塊廉價的硬盤組合起來,成爲一個大容量的邏輯盤對外提供服務,提高了容量。

3、 寫入數據的時候,由於是多塊磁盤組合出來的邏輯盤,所以幾塊磁盤可以並行寫入的,提升了讀寫效率。

4、 很多時候塊存儲採用SAN架構組網,傳輸速率以及封裝協議的原因,使得傳輸速度與讀寫速率得到提升。

缺點:

1、採用SAN架構組網時,需要額外爲主機購買光纖通道卡,還要買光纖交換機,造價成本高。

2、主機之間的數據無法共享,在服務器不做集羣的情況下,塊存儲裸盤映射給主機,再格式化使用後,對於主機來說相當於本地盤,那麼主機A的本地盤根本不能給主機B去使用,無法共享數據。

3、不利於不同操作系統主機間的數據共享:另外一個原因是因爲操作系統使用不同的文件系統,格式化完之後,不同文件系統間的數據是共享不了的。例如一臺裝了WIN7/XP,文件系統是FAT32/NTFS,而Linux是EXT4,EXT4是無法識別NTFS的文件系統的。就像一隻NTFS格式的U盤,插進Linux的筆記本,根本無法識別出來。所以不利於文件共享。

【文件存儲】

典型設備:FTPNFS服務器

爲了克服上述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備,但是其實普通拿一臺服務器/筆記本,只要裝上合適的操作系統與軟件,就可以架設FTP與NFS服務了,架上該類服務之後的服務器,就是文件存儲的一種了。

主機A可以直接對文件存儲進行文件的上傳下載,與塊存儲不同,主機A是不需要再對文件存儲進行格式化的,因爲文件管理功能已經由文件存儲自己搞定了。

優點:

1、造價交低:隨便一臺機器就可以了,另外普通以太網就可以,根本不需要專用的SAN網絡,所以造價低。

2、方便文件共享:例如主機A(WIN7,NTFS文件系統),主機B(Linux,EXT4文件系統),想互拷一部電影,本來不行。加了個主機C(NFS服務器),然後可以先A拷到C,再C拷到B就OK了。(例子比較膚淺,請見諒……)

缺點:

讀寫速率低,傳輸速率慢:以太網,上傳下載速度較慢,另外所有讀寫都要1臺服務器裏面的硬盤來承擔,相比起磁盤陣列動不動就幾十上百塊硬盤同時讀寫,速率慢了許多。

【對象存儲】

典型設備:內置大容量硬盤的分佈式服務器

對象存儲最常用的方案,就是多臺服務器內置大容量硬盤,再裝上對象存儲軟件,然後再額外搞幾臺服務作爲管理節點,安裝上對象存儲管理軟件。管理節點可以管理其他服務器對外提供讀寫訪問功能。

之所以出現了對象存儲這種東西,是爲了克服塊存儲與文件存儲各自的缺點,發揚它倆各自的優點。簡單來說塊存儲讀寫快,不利於共享,文件存儲讀寫慢,利於共享。能否弄一個讀寫快,利 於共享的出來呢。於是就有了對象存儲。

首先,一個文件包含了了屬性(術語叫metadata,元數據,例如該文件的大小、修改時間、存儲路徑等)以及內容(以下簡稱數據)。

以往像FAT32這種文件系統,是直接將一份文件的數據與metadata一起存儲的,存儲過程先將文件按照文件系統的最小塊大小來打散(如4M的文件,假設文件系統要求一個塊4K,那麼就將文件打散成爲1000個小塊),再寫進硬盤裏面,過程中沒有區分數據/metadata的。而每個塊最後會告知你下一個要讀取的塊的地址,然後一直這樣順序地按圖索驥,最後完成整份文件的所有塊的讀取。

這種情況下讀寫速率很慢,因爲就算你有100個機械手臂在讀寫,但是由於你只有讀取到第一個塊,才能知道下一個塊在哪裏,其實相當於只能有1個機械手臂在實際工作。

而對象存儲則將元數據獨立了出來,控制節點叫元數據服務器(服務器+對象存儲管理軟件),裏面主要負責存儲對象的屬性(主要是對象的數據被打散存放到了那幾臺分佈式服務器中的信息),而其他負責存儲數據的分佈式服務器叫做OSD,主要負責存儲文件的數據部分。當用戶訪問對象,會先訪問元數據服務器,元數據服務器只負責反饋對象存儲在哪些OSD,假設反饋文件A存儲在B、C、D三臺OSD,那麼用戶就會再次直接訪問3臺OSD服務器去讀取數據。

這時候由於是3臺OSD同時對外傳輸數據,所以傳輸的速度就加快了。當OSD服務器數量越多,這種讀寫速度的提升就越大,通過此種方式,實現了讀寫快的目的。

另一方面,對象存儲軟件是有專門的文件系統的,所以OSD對外又相當於文件服務器,那麼就不存在文件共享方面的困難了,也解決了文件共享方面的問題。

所以對象存儲的出現,很好地結合了塊存儲與文件存儲的優點。

最後爲什麼對象存儲兼具塊存儲與文件存儲的好處,還要使用塊存儲或文件存儲呢?

1、有一類應用是需要存儲直接裸盤映射的,例如數據庫。因爲數據庫需要存儲裸盤映射給自己後,再根據自己的數據庫文件系統來對裸盤進行格式化的,所以是不能夠採用其他已經被格式化爲某種文件系統的存儲的。此類應用更適合使用塊存儲。

2、對象存儲的成本比起普通的文件存儲還是較高,需要購買專門的對象存儲軟件以及大容量硬盤。如果對數據量要求不是海量,只是爲了做文件共享的時候,直接用文件存儲的形式好了,性價比高。

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