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2024年3月10日发(作者：basic语言dim语句)
三种存储类型比较-文件、块、对象存储
块存储和文件存储是我们比较熟悉的两种主流的存储类型，而对象存储（Object-
based Storage）是一种新的网络存储架构，基于对象存储技术的设备就是对象存储设备
（Object-based Storage Device）简称OSD。
首先，我们介绍这两种传统的存储类型。通常来讲，所有磁盘阵列都是基于Block
块的模式，而所有的NAS产品都是文件级存储。
1、块存储
以下列出的两种存储方式都是块存储类型：
1） DAS（Direct Attach STorage）：是直接连接于主机服务器的一种储存方式，每
一台主机服务器有独立的储存设备，每台主机服务器的储存设备无法互通，需要跨主机存
取资料时，必须经过相对复杂的设定，若主机服务器分属不同的操作系统，要存取彼此的
资料，更是复杂，有些系统甚至不能存取。通常用在单一网络环境下且数据交换量不大，
性能要求不高的环境下，可以说是一种应用较为早的技术实现。
2）SAN（Storage Area Network）：是一种用高速（光纤）网络联接专业主机服务
器的一种储存方式，此系统会位于主机群的后端，它使用高速I/O 联结方式， 如 SCSI,
ESCON 及 Fibre- Channels。一般而言，SAN应用在对网络速度要求高、对数据的可
靠性和安全性要求高、对数据共享的性能要求高的应用环境中，特点是代价高，性能好。
例如电信、银行的大数据量关键应用。它采用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，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。
2、文件存储
通常，NAS产品都是文件级存储。 NAS（Network Attached Storage）：是一套网
络储存设备，通常是直接连在网络上并提供资料存取服务，一套 NAS 储存设备就如同一
个提供数据文件服务的系统，特点是性价比高。例如教育、政府、企业等数据存储应用。
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。
下面，我们对DAS、NAS、SAN三种技术进行比较和分析：
表格 1 三种技术的比较
针对Linux集群对存储系统高性能和数据共享的需求，国际上已开始研究全新的存储
架构和新型文件系统，希望能有效结合SAN和NAS系统的优点，支持直接访问磁盘以
提高性能，通过共享的文件和元数据以简化管理，目前对象存储系统已成为Linux集群系
统高性能存储系统的研究热点，如Panasas公司的Object Base Storage Cluster
System系统和Cluster File Systems公司的Lustre等。下面将详细介绍对象存储系统。
3、对象存储
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。
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）：
3.1、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。
3.2、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。
3.3、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。
3.4、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。
4、GlusterFS 和对象存储
GlusterFS是目前做得最好的分布式存储系统系统之一，而且已经开始商业化运行。
但是，目前GlusterFS3.2.5版本还不支持对象存储。如果要实现海量存储，那么
GlusterFS需要用对象存储。值得高兴的是，GlusterFS最近宣布要支持对象存储。它使
用openstack的对象存储系统swift的上层PUT、GET等接口，支持对象存储。
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