块存储、文件存储、对象存储的区别

爱被打了一巴掌 2022-11-07 13:29 404阅读 0赞

如今，由于各种原因，对象存储与块存储的争论引起了人们的浓厚兴趣。由于云计算的惊人发展以及供应商基于对象的存储解决方案的出现，对象存储越来越受到人们的关注。与此同时，块存储仍然是企业继续保持良好状态的支柱。

文件、块和对象是三种以不同的方式来保存、整理和呈现数据的存储格式。这些格式各有各的功能和限制。文件存储会以文件和文件夹的层次结构来整理和呈现数据；块存储会将数据拆分到任意划分且大小相同的卷中; 对象存储会管理数据并将其链接至关联的元数据。**首先要说明一下的是，这三个概念都是分布式存储中的概念，由不同的网络存储协议实现。**

### 这三者的本质差别是使用数据的“用户”不同： ###

*  块存储的用户是可以读写块设备的软件系统，例如传统的文件系统、数据库；
 *  文件存储的用户是自然人或者某个群体组织；
 *  对象存储的用户则是其它计算机软件。

**什么是对象存储?**

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“对象存储”或“基于对象的存储”一词是由它的名称派生出来的，因为它将数据和元数据封装到对象中。元数据本质上是描述其他数据的数据，或者在基于对象的存储的情况下，是关于通常存储在对象内的文件的信息。

对象存储在平面结构或地址空间中。每个对象都分配一个对象ID或唯一标识符，使它们可以从单个存储库或存储池中检索。企业非常重视这种方法，因为它提供了更大的灵活性，可以将数据放置在基于数据块和文件的存储解决方案之外。

亚马逊云网络服务(AWS)公司和其他提供商的云计算对象存储产品的普及促进了近年来对象存储的发展。

对象存储，也称为基于对象的存储，是一种扁平结构，其中的文件被拆分成多个部分并散布在多个硬件间。在对象存储中，数据会被分解为称为“对象”的离散单元，并保存在单个存储库中，而不是作为文件夹中的文件或服务器上的块来保存。

对象存储卷会作为模块化单元来工作：每个卷都是一个自包含式存储库，均含有数据、允许在分布式系统上找到对象的唯一标识符以及描述数据的元数据。元数据很重要，其包括年龄、隐私/安全信息和访问突发事件等详细信息。对象存储元数据也可以非常详细，并且能够存储与视频拍摄地点、所用相机和各个帧中特写的演员有关的信息。为了检索数据，存储操作系统会使用元数据和标识符，这样可以更好地分配负载，并允许管理员应用策略来执行更强大的搜索。

对象存储需要一个简单的 HTTP [应用编程接口 (API)][_API]，以供大多数客户端（各种语言）使用。对象存储经济高效：您只需为已用的内容付费。它可以轻松扩展，因而是[公共云][Link 1]存储的理想之选。它是一个非常适用于静态数据的存储系统，其灵活性和扁平性意味着它可以通过扩展来存储极大量的数据。对象具有足够的信息供应用快速查找数据，并且擅长存储非结构化数据。

当然，它也存在缺点。无法修改对象 — 您必须一次性完整地写入对象。对象存储也不能很好地与传统数据库搭配使用，因为编写对象是一个缓慢的过程，编写应用以使用对象存储 API 并不像使用文件存储那么简单。

**什么是块存储?**

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块存储通常会被配置为将数据与用户环境分离，并会将数据分布到可以更好地为其提供服务的多个环境中。然后，当用户请求数据时，底层存储软件会重新组装来自这些环境的数据块，并将它们呈现给用户。它通常会部署在存储区域网络 (SAN) 环境中，而且必须绑定到正常运行的服务器。

由于块存储不依赖于单条数据路径（和文件存储一样），因此可以实现快速检索。每个块都独立存在，且可进行分区，因此可以通过不同的操作系统进行访问，这使得用户可以完全自由地配置数据。它是一种高效可靠的数据存储方式，且易于使用和管理。它适用于要执行大型事务的企业和部署了大型数据库的企业。这意味着，需要存储的数据越多，就越适合使用块存储。

但是，块存储有一些缺点。块存储的成本高昂。它处理元数据的能力有限；这意味着，它需要在应用或数据库级别进行处理 — 开发人员或系统管理员又多了一件事要担忧。

块存储与存储区域网络(SAN)是同义词，并且支持网络附加存储([NAS][])系统中使用的文件存储技术无法实现的存储服务。块存储涉及将数据保存在块或原始存储卷中。

这些存储块中的每一个可以作为一个单独的硬盘驱动器出现在外部服务器操作系统上。操作系统依次使用光纤通道(FC)、以太网上的光纤通道(FCOE)或ISCSI协议来访问这些块。

块存储和SAN因此在企业IT环境中很普及的原因是由于其灵活性和性能特征。块存储支持各种需要低延迟、基于网络的存储操作的工作负载，其中包括业务关键型应用程序、虚拟机、R[AI][]D实施和数据库。

虽然不应该将其与文件存储系统混淆，这种类型使组织能够通过网络使用NAS-a文件系统为员工提供共享文件服务，可以将其分层存储在块存储上，因为块存储显示为原始存储到服务器操作系统。

在云平台中，块存储可从AWS Elas[TI][]c Block Store或AWS EBS等服务获得，该服务提供可扩展块存储，供ElasTIc Compute Cloud(EC2)实例使用。

**什么是文件存储？**

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文件存储，也叫作文件级或者基于文件的存储，它是以一种分层的结构存储数据。数据保存于文件和文件夹中，同样的格式用于存储和检索。对于Unix、Linux系统，利用网络文件系统协议（NFS）能够访问这些数据，而对于Windows，使用服务器消息块协议（SMB协议）进行访问。 NFS，最初由Sun Microsystems开发，用来支持客户端存储和浏览服务器端文件，就好像他们在客户端计算机上操作一样。全部或者部分文件系统能够安装于服务器之上，客户能够指定文件的的访问权限。SMB通过由客户端到服务器端的数据包传递，来响应请求。大多数NAS系统都支持NFS和SMB协议，被公认为通用互联网文件系统。

文件存储它是适用于直接和[网络附加存储][Link 2]系统的最古老且运用最为广泛的一种数据存储系统；而且，这种系统您可能已经用了数十年。只要您访问保存在个人计算机上的文件中的文档，您就是在使用文件存储。文件存储具有丰富多样的功能，几乎可以存储任何内容。它非常适合用来存储一系列复杂文件，并且有助于用户快速导航。但是文件系统的里文件只能打开到一定的程度。基于文件的存储系统必须通过添置更多系统来进行横向扩展，而不是通过增添更多容量来进行纵向扩展。

### **三者区别** ###

不一大堆废话，直接上直观图，此处应该有点赞声音。

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**这三种存储，分别对应了不同的访问协议，这也就决定了他们的本质差别。**

文件存储，主要操作对象是文件和文件夹。以 NFS 为例，文件相关的接口包括：LOOKUP/ACCESS/READ/WRITE/CREATE/REMOVE/RENAME 等等，文件夹相关的接口包括：MKDIR/RMDIR/READDIR 等等。同时也会有 FSSTAT/FSINFO 等接口用于提供文件系统级别的信息。POSIX，SAMBA 等也是文件存储协议。协议更注重接口的灵活，以及访问权限控制。 （主要协议是NFS和SMB，主要产品就是NAS存储设备）**典型设备：FTP、NFS服务器**

块存储，主要操作对象是磁盘。以 SCSI 为例，主要接口有 Read/Write/Read Capacity/Inquiry 等等。FC，iSCSI，也是块存储协议。和文件存储相比，没有文件和目录树的概念，一般协议也不会定义磁盘的创建和删除操作。协议更注重传输控制。主要产品有FAN网络存储设备。**典型设备：磁盘阵列，硬盘。**

对象存储，主要操作对象是对象（Object）（细分产品可以是文档/音视频/其他媒体文件等具体对象）。以 S3 为例，主要接口有 PUT/GET/DELETE 等。和文件和对象存储相比，没有随机读写的接口。和文件存储相比，没有目录树的概念。协议更注重简洁。**典型设备：内置大容量硬盘的分布式服务器**

以下以国内某共有云的产品为比较列举三者之间的区别：

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当然，对于不同的软件系统来说，一次访问需要获取的不一定是单个我们传统意义上的文件，根据不同的需要可能只是一个/组值，某个文件的一部分，也可能是多个文件的组合，甚至是某个块设备，统称为对象。这就是对象存储。

**文件存储VS.块存储**

块存储系统都是从固定块写和检索数据，而文件级存储通过用户级数据表示接口请求数据。这种客户服务器的通信方式在客户端使用数据的文件名、目录位置、URL和其他信息请求时候发生。对于块存储，服务器接收文件请求，查找数据存储位置并使用存储级功能检索。服务器并非将文件以块的形式，而是以字节的形式传回客户端。文件级协议无法解析块命令，块协议也不能传送文件访问请求和响应。 统一存储，也成为多协议存储，能够在一个盒子中提供SAN系统光纤通道和iSCSI块级别访问和NAS文件级访问。

块存储一般体现形式是卷或者硬盘（比如windows里面看到的c盘），数据是按字节来访问的，对于块存储而言，对里面存的数据内容和格式是完全一无所知的。数据就像玉米粒一样堆放在块存储里，块存储只关心玉米粒进来和出去，不关心玉米粒之间的关系和用途。块存储只负责数据读取和写入，因此性能很高，适用于对响应时间要求高的系统。比如数据库等

**最后为什么对象存储兼具块存储与文件存储的好处，还要使用块存储或文件存储呢？**

1、有一类应用是需要存储直接裸盘映射的，例如数据库。因为数据库需要存储裸盘映射给自己后，再根据自己的数据库文件系统来对裸盘进行格式化的，所以是不能够采用其他已经被格式化为某种文件系统的存储的。此类应用更适合使用块存储。

2、对象存储的成本比起普通的文件存储还是较高，需要购买专门的对象存储软件以及大容量硬盘。如果对数据量要求不是海量，只是为了做文件共享的时候，直接用文件存储的形式好了，性价比高。

**总结**  
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  
**他们的层级是越来越高的（从底层基础到高层应用）不过生产环境或者数据中心环境中，既要保障物理硬件的正常运行，同时要保障文件软件环境的高效运作，没有哪一种产品是通吃的，因为单点故障的因素和外部不可抗拒的因素始终客观存在。**

### 除上述三种存储之外，还有一种存储**【统一存储】** ###

在信息技术高速发展的时代，各行各业离不开IT系统的支撑。在复杂的业务应用中，既要有数据库为主的应用，又要用文件为主的访问需求。由于产品成本过高、架构复杂等诸多因素，催生了统一存储。

*  统一存储，也可以理解为网络统一存储或者NUS，既支持基于文件的NAS存储，又支持基于块数据的SAN存储，并且可由一个统一界面进行管理，同时支持文件级数据和块数据存储的解决方案——统一存储，利用单一的设备和管理界面来存储企业内部的多种数据类型，无疑可大幅降低企业的存储管理复杂性。 　　
 *  统一存储受到中小企业的青睐在于同时支持NAS和SAN，从而减少资源重复，简化IT基础设施，减少从DAS到NAS或SAN的遗留系统，中小企业可以利用标准的NAS和SAN协议连接至统一存储阵列，减少升级或扩展的复杂性。另外，通过消除冗余的处理能力和存储容量浪费，可帮助用户节省成本。 　　
 *  统一存储的最大特点还在于其扩展非常简单，通过增加新的磁盘和/或节点就可增加其存储容量，甚至性能。这对于相对缺少专业技术人员的中小企业而言，具有莫大的诱惑力。 　　
 *  统一存储的主流厂商包括NetApp、EMC、IBM、Dell、HDS等。
 *  统一存储大概在2002年首次使用，现在作为一种通用的存储架构存在。

### **分布式存储** ###

所谓分布式存储，就是这个底层的存储系统，因为要存放的数据非常多，单一服务器所能连接的物理介质是有限的，提供的IO性能也是有限的，所以通过多台服务器协同工作，每台服务器连接若干物理介质，一起为多个系统提供存储服务。为了满足不同的访问需求，往往一个分布式存储系统，可以同时提供文件存储、块存储和对象存储这三种形式的服务。

**参考资料：**知乎-[https://www.zhihu.com/question/21536660][https_www.zhihu.com_question_21536660]

[1289d7b6a65d68c14d1b84b9efa1a7f8.png]: /images/20221023/35ddd9a8cdf44f5a8173774db77a53b2.png
[_API]: https://www.redhat.com/zh/topics/api/what-are-application-programming-interfaces
[Link 1]: https://www.redhat.com/zh/topics/cloud-computing/what-is-public-cloud
[958dfb4d586c5dcc969104147e10e596.png]: /images/20221023/4e7c668688df464cbf21d6cfc5c09f49.png
[NAS]: http://www.elecfans.com/tags/nas/
[AI]: http://www.elecfans.com/tags/ai/
[TI]: http://bbs.elecfans.com/zhuti_715_1.html
[e330cd7d7608fec0dffefb8bf5f8db3f.png]: /images/20221023/5304339a900942bca2dd8e6a32e8d216.png
[Link 2]: https://www.redhat.com/zh/topics/data-storage/network-attached-storage
[310f21255605f6031cbc9c9054f9cd6f.png]: /images/20221023/2835ace5fa16457492c6c4d727fbb2a3.png
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[https_www.zhihu.com_question_21536660]: https://www.zhihu.com/question/21536660