文件存儲、塊存儲與對象存儲的異同【轉】
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塊存儲和文件存儲是我們比較熟悉的兩種主流的存儲類型，而對象存儲（Object-based Storage）是一種新的網絡存儲架構，基於對象存儲技術的設備就是對象存儲設備（Object-based Storage Device）簡稱OSD。
首先，我們介紹這兩種傳統的存儲類型。通常來講，所有磁盤陣列都是基於Block塊的模式，而所有的NAS產品都是文件級存儲。
1、塊存儲
以下列出的兩種存儲方式都是塊存儲類型：
1） DAS（Direct Attach STorage）：是直接連接於主機服務器的一種儲存方式，每一臺主機服務器有獨立的儲存設備，每臺主機服務器的儲存設備無法互通，需要跨主機存取資料時，必須經過相對複雜的設定，若主機服務器分屬不同的操作系統，要存取彼此的資料，更是複雜，有些系統甚至不能存取。通常用在單一網絡環境下且數據交換量不大，性能要求不高的環境下，可以說是一種應用較爲早的技術實現。
2）SAN（Storage Area Network）：是一種用高速（光纖）網絡聯接專業主機服務器的一種儲存方式，此係統會位於主機羣的後端，它使用高速I/O 聯結方式， 如 SCSI, ESCON 及 Fibre- Channels。一般而言，SAN應用在對網絡速度要求高、對數據的可靠性和安全性要求高、對數據共享的性能要求高的應用環境中，特點是代價高，性能好。例如電信、銀行的大數據量關鍵應用。它採用SCSI 塊I/O的命令集，通過在磁盤或FC（Fiber Channel）級的數據訪問提供高性能的隨機I/O和數據吞吐率，它具有高帶寬、低延遲的優勢，在高性能計算中佔有一席之地，但是由於SAN系統的價格較高，且可擴展性較差，已不能滿足成千上萬個CPU規模的系統。
2、文件存儲
通常，NAS產品都是文件級存儲。 NAS（Network Attached Storage）：是一套網絡儲存設備，通常是直接連在網絡上並提供資料存取服務，一套 NAS 儲存設備就如同一個提供數據文件服務的系統，特點是性價比高。例如教育、政府、企業等數據存儲應用。
它採用NFS或CIFS命令集訪問數據，以文件爲傳輸協議，通過TCP/IP實現網絡化存儲，可擴展性好、價格便宜、用戶易管理，如目前在集羣計算中應用較多的NFS文件系統，但由於NAS的協議開銷高、帶寬低、延遲大，不利於在高性能集羣中應用。
下面，我們對DAS、NAS、SAN三種技術進行比較和分析：
表格 1 三種技術的比較
針對Linux集羣對存儲系統高性能和數據共享的需求，國際上已開始研究全新的存儲架構和新型文件系統，希望能有效結合SAN和NAS系統的優點，支持直接訪問磁盤以提高性能，通過共享的文件和元數據以簡化管理，目前對象存儲系統已成爲Linux集羣系統高性能存儲系統的研究熱點，如Panasas公司的Object Base Storage Cluster System系統和Cluster File Systems公司的Lustre等。下面將詳細介紹對象存儲系統。
3、對象存儲
總體上來講，對象存儲同兼具SAN高速直接訪問磁盤特點及NAS的分佈式共享特點。
核心是將數據通路（數據讀或寫）和控制通路（元數據）分離，並且基於對象存儲設備（Object-based Storage Device，OSD）構建存儲系統，每個對象存儲設備具有一定的智能，能夠自動管理其上的數據分佈。
對象存儲結構組成部分（對象、對象存儲設備、元數據服務器、對象存儲系統的客戶端）：
3.1、對象
對象是系統中數據存儲的基本單位，一個對象實際上就是文件的數據和一組屬性信息（Meta Data）的組合，這些屬性信息可以定義基於文件的RAID參數、數據分佈和服務質量等，而傳統的存儲系統中用文件或塊作爲基本的存儲單位，在塊存儲系統中還需要始終追蹤系統中每個塊的屬性，對象通過與存儲系統通信維護自己的屬性。在存儲設備中，所有對象都有一個對象標識，通過對象標識OSD命令訪問該對象。通常有多種類型的對象，存儲設備上的根對象標識存儲設備和該設備的各種屬性，組對象是存儲設備上共享資源管理策略的對象集合等。
3.2、對象存儲設備
對象存儲設備具有一定的智能，它有自己的CPU、內存、網絡和磁盤系統，OSD同塊設備的不同不在於存儲介質，而在於兩者提供的訪問接口。OSD的主要功能包括數據存儲和安全訪問。目前國際上通常採用刀片式結構實現對象存儲設備。OSD提供三個主要功能：
（1） 數據存儲。OSD管理對象數據，並將它們放置在標準的磁盤系統上，OSD不提供塊接口訪問方式，Client請求數據時用對象ID、偏移進行數據讀寫。
（2） 智能分佈。OSD用其自身的CPU和內存優化數據分佈，並支持數據的預取。由於OSD可以智能地支持對象的預取，從而可以優化磁盤的性能。
（3） 每個對象元數據的管理。OSD管理存儲在其上對象的元數據，該元數據與傳統的inode元數據相似，通常包括對象的數據塊和對象的長度。而在傳統的NAS系統中，這些元數據是由文件服務器維護的，對象存儲架構將系統中主要的元數據管理工作由OSD來完成，降低了Client的開銷。
3.3、元數據服務器（Metadata Server，MDS）
MDS控制Client與OSD對象的交互，主要提供以下幾個功能：
（1） 對象存儲訪問。
MDS構造、管理描述每個文件分佈的視圖，允許Client直接訪問對象。MDS爲Client提供訪問該文件所含對象的能力，OSD在接收到每個請求時將先驗證該能力，然後纔可以訪問。
（2） 文件和目錄訪問管理。
MDS在存儲系統上構建一個文件結構，包括限額控制、目錄和文件的創建和刪除、訪問控制等。
（3） Client Cache一致性。
爲了提高Client性能，在對象存儲系統設計時通常支持Client方的Cache。由於引入Client方的Cache，帶來了Cache一致性問題，MDS支持基於Client的文件Cache，當Cache的文件發生改變時，將通知Client刷新Cache，從而防止Cache不一致引發的問題。
3.4、對象存儲系統的客戶端Client
爲了有效支持Client支持訪問OSD上的對象，需要在計算節點實現對象存儲系統的Client，通常提供POSIX文件系統接口，允許應用程序像執行標準的文件系統操作一樣。
4、GlusterFS 和對象存儲
GlusterFS是目前做得最好的分佈式存儲系統系統之一，而且已經開始商業化運行。但是，目前GlusterFS3.2.5版本還不支持對象存儲。如果要實現海量存儲，那麼GlusterFS需要用對象存儲。值得高興的是，GlusterFS最近宣佈要支持對象存儲。它使用openstack的對象存儲系統swift的上層PUT、GET等接口，支持對象存儲。
