對象存儲，為什么那么火？

上期文章（鏈接：關于存儲技術的最強入門科普），小棗君給大家詳細介紹了數據存儲技術的基本知識，其中重點對DAS、SAN和NAS技術進行了對比分析。

我們知道，在很長的一段時間里，這三種架構幾乎統(tǒng)治了數據存儲市場。所有行業(yè)用戶的數據存儲需求，都是在這三者中進行選擇。

然而，隨著時代的發(fā)展，一種新的數據存儲形態(tài)誕生，開始挑戰(zhàn)前面三者的壟斷地位。

沒錯，它就是云計算時代存儲技術的新網紅——對象存儲。

哈哈，也許搞著搞著，對象就有了呢！

對象存儲，也稱為“面向對象的存儲”，英文是Object-based Storage。現(xiàn)在很多云廠商，也直接稱之為“云存儲”。

不同的云廠商對它有不同的英文縮寫命名。例如阿里云把自家的對象存儲服務叫做OSS，華為云叫OBS，騰訊云叫COS，七牛叫Kodo，百度叫BOS，網易叫NOS……五花八門，反正都是一個技術。

之前小棗君介紹過，DAS和SAN是基于物理塊的存儲方式，而NAS是基于文件的存儲方式。

在DAS和SAN中，存儲資源就像一塊一塊的硬盤，直接掛載在主機上，我們稱之為塊存儲。

而在NAS中，呈現(xiàn)出來的是一個基于文件系統(tǒng)的目錄架構，有目錄、子目錄、孫目錄、文件，我們稱之為文件存儲。

文件存儲的最大特點，就是所有存儲資源都是多級路徑方式進行訪問的。例如：

C:\Program Files (x86)\Tencent\WeChat\WeChat.exe

\\NJUST-Server\學習資料\通信原理\第一章作業(yè).doc

20世紀末，隨著互聯(lián)網的爆發(fā)，數據存儲需求發(fā)生了兩個重大的變化。

第一，就是數據量爆炸式增長。

原因我就不用說了吧？大家可以瞅瞅自己的硬盤，都藏了些什么。

Web應用的崛起、社交需求的刺激，極大地推動了多媒體內容的創(chuàng)作和分享。人們開始上傳大量的照片、音樂、視頻，加劇了數據量的爆發(fā)。

此外，信息技術的發(fā)展、企業(yè)數字化的落地，也產生了大量的數據，不斷吞食著存儲資源。

第二，是非結構化數據的占比顯著增加。

什么是非結構化數據？

舉個例子大家就明白了。我們經常做的excel表格，姓名、身高、體重、年齡、性別，這種用二維表結構可以進行邏輯表達的數據，就是結構化數據。

   

結構化數據

而圖像、音頻、視頻、word文章、演示膠片這樣的數據，就是非結構化數據。

根據此前的預測，到2020年（也就是今年），全球數據總量的80%，將是非結構化數據。

面對這兩大趨勢，因為本身技術和架構的限制，DAS、SAN和NAS無法進行有效應對。

于是，專家們就搞出了對象存儲。

雖然我們說對象存儲是新網紅，但實際上它誕生的時間并不算短。早在1996年，美國卡內基梅隆大學就將對象存儲作為一個研究項目提出來。隨后，加州大學伯克利分校也有推出類似的項目。

2002年，F(xiàn)ilepool公司推出了基于內容可尋址技術的Centera系統(tǒng)，算是比較早期的對象存儲系統(tǒng)。

2006年，美國Amazon公司發(fā)布AWS S3（Simple Storage Service）服務，正式將對象存儲作為一項云存儲服務，引入云計算領域，從此開啟了對象存儲的黃金時代。

S3幾乎成為對象存儲的事實標準

各廠家基本上都會兼容S3

▉ 對象存儲和塊存儲、文件存儲的區(qū)別

說了半天，對象存儲到底是一個什么樣的技術？它和塊存儲、文件存儲有什么區(qū)別？

首先，第一點，千萬不要去看百度百科上面“對象存儲”的定義，否則，你可能會懷疑人生。

想要了解對象存儲，最簡單直接的辦法，就是從實際使用體驗上進行對比。

對象存儲的底層硬件介質，依然是硬盤，和塊存儲、文件存儲沒有區(qū)別。

而對象存儲架構在底層硬件之上的系統(tǒng)，和兩者完全不同。（下文會詳細介紹系統(tǒng)架構）

不同的軟件，帶來了完全不同的使用體驗：

塊存儲，操作對象是磁盤。存儲協(xié)議是SCSI、iSCSI、FC。

以 SCSI 為例，主要接口命令有 Read/Write/Read Capacity/Inquiry 等等。

文件存儲，操作對象是文件和文件夾。存儲協(xié)議是NFS、SAMBA（SMB）、POSIX等。

以NFS（大家應該都用過“網上鄰居”共享文件吧？就是那個）為例，文件相關的接口命令包括：READ/WRITE/CREATE/REMOVE/RENAME/LOOKUP/ACCESS 等等，文件夾相關的接口命令包括：MKDIR/RMDIR/READDIR 等等。

對象存儲，主要操作對象是對象（Object）。存儲協(xié)議是S3、Swift等。

以 S3 為例，主要接口命令有 PUT/GET/DELETE 等。

看出來了吧？接口命令非常簡潔，沒有那種目錄樹的概念。

在對象存儲系統(tǒng)里，你不能直接打開/修改文件，只能先下載、修改，再上傳文件。（如果大家用過百度網盤或ftp服務，一定可以秒懂。）

▉ 對象存儲中的數據組成

對象存儲呈現(xiàn)出來的是一個“桶”（bucket），你可以往“桶”里面放“對象（Object）”。這個對象包括三個部分：Key、Data、Metadata。

• Key

可以理解文件名，是該對象的全局唯一標識符（UID）。

Key是用于檢索對象，服務器和用戶不需要知道數據的物理地址，也能通過它找到對象。這種方法極大地簡化了數據存儲。

下面這行，就是一個對象的地址范例：

看上去就是一個URL網址。如果該對象被設置為“公開”，所有互聯(lián)網用戶都可以通過這個地址訪問它。

• Data

也就是用戶數據本體。這個不用解釋了。

• Metadata

Metadata叫做元數據，它是對象存儲一個非常獨特的概念。

元數據有點類似數據的標簽，標簽的條目類型和數量是沒有限制的，可以是對象的各種描述信息。

舉個例子，如果對象是一張人物照片，那么元數據可以是姓名、性別、國籍、年齡、拍攝地點、拍攝時間等。

元數據可以有很多

在傳統(tǒng)的文件存儲里，這類信息屬于文件本身，和文件一起封裝存儲。而對象存儲中，元數據是獨立出來的，并不在數據內部封裝。

元數據的好處非常明顯，可以大大加快對象的排序，還有分類和查找。

▉ 對象存儲的架構

對象存儲的架構是怎樣的呢？如下圖所示，分為3個主要部分：

對象存儲的簡單架構示意圖

• OSD對象存儲設備
  

這是對象存儲的核心，具有自己的CPU、內存、網絡和磁盤系統(tǒng)。它的主要功能當然是存儲數據。同時，它還會利用自己的算力，優(yōu)化數據分布，并且支持數據預讀取，提升磁盤性能。

• MDS元數據服務器
  

它控制Client和OSD的交互，還會管理著限額控制、目錄和文件的創(chuàng)建與刪除，以及訪問控制權限。

• Client客戶端

提供文件系統(tǒng)接口，方便外部訪問。

根據上面的架構可以看出，對象存儲系統(tǒng)可以是一個提供海量存儲服務的分布式架構。

▉ 對象存儲的優(yōu)點

對象存儲的優(yōu)點很多，簡單歸納如下：

• 容量無限大

對象存儲的容量是EB級以上。EB有多大？大家的硬盤普遍是TB級別。1EB約等于1TB的一百萬倍，請自行腦補...

對象存儲的所有業(yè)務、存儲節(jié)點采用分布式集群方式工作，各功能節(jié)點、集群都可以獨立擴容。從理論上來說，某個對象存儲系統(tǒng)或單個桶（bucket），并沒有總數據容量和對象數量的限制。

換句話說，只要你有足夠的money，服務商就可以不停地往架構里增加資源，這個存儲空間就是無限的。

你可以根據自身需求購買相應大小的對象存儲空間。如果需要調整大小，也是支持彈性伸縮的，你不要進行數據遷移和人工干預。

• 數據安全可靠
  

對象存儲采用了分布式架構，對數據進行多設備冗余存儲（至少三個以上節(jié)點），實現(xiàn)異地容災和資源隔離。

根據云服務商的承諾，數據可靠性至少可以達到99.999999999%（不用數了，一共11個9）。這意味著，1000億個文件里，每月最多只會有1個文件發(fā)生數據丟失。這比一個人被隕石擊中的概率還要小143000倍。

數據訪問方面，所有的桶和對象都有ACL等訪問控制策略，所有的連接都支持SSL加密，OBS系統(tǒng)會對訪問用戶進行身份鑒權。因為數據是分片存儲在不同硬盤上的，所以即使有壞人偷了硬盤，也無法還原出完整的對象數據。

• 使用方便
  

對于用戶來說，對象存儲是一個非常方便的存儲方式。

很多人把它比喻為“代客泊車”，你只需要把車扔給他，他給你一個憑證，你通過憑證取車就可以了。你不需要知道車庫的布局，也不需要自己去費力停放。

數據的存取方法也非常靈活多樣。除了前面說的可以使用網頁（基于http）直接訪問之外，大部分云服務提供商都有自己的圖形化界面客戶端工具，用戶存取數據就像用網盤一樣。 

騰訊云的對象存儲工具界面

事實上，大部分的對象存儲需求，并不是個人用戶買來當網盤用，而且企業(yè)或政府用戶用于系統(tǒng)數據存儲。例如網站、App的靜態(tài)圖片、音頻、視頻，還有企業(yè)系統(tǒng)的歸檔數據等。

像這種數據，是通過程序內部的接口調用的。對象存儲提供開放的REST API接口。程序員在開發(fā)應用時，直接把存儲參數寫進代碼，就可以通過API接口調用對象存儲里的數據。相比文件存儲那一串串的路徑，對象存儲要方便很多。

▉ 對象存儲的應用場景

目前國內有大量的云服務提供商，他們把對象存儲當作云存儲在賣。

他們通常會把存儲業(yè)務分為3個等級，即標準型、低頻型、歸檔型。對應的應用場景如下：

標準類型：移動應用 | 大型網站 | 圖片分享 | 熱點音視頻 

低頻訪問類型：移動設備 | 應用與企業(yè)數據備份 | 監(jiān)控數據 | 網盤應用

歸檔類型：各種長期保存的檔案數據 | 醫(yī)療影像 | 影視素材

根據估算，目前全球互聯(lián)網70%以上的熱點數據是保存在對象存儲系統(tǒng)中的。

對象存儲雖然看上去很好很強大，但也不是沒有缺點。它最大的缺點，和它的工作模式有關。

它是那種把整個數據取出來，修改，再放回去的模式，不支持直接在存儲上修改，哪怕只是加一行數據，都不行。所以，它不適合存儲需要頻繁擦寫的數據（例如關系型數據庫的數據）。

在數據的一致性保證上，對象存儲也存在先天的不足。不過，據說目前技術上已經有了很大改進。

好啦，以上就是關于對象存儲的全部內容。感謝大家的耐心觀看，如果覺得有所收獲，請記得幫小棗君點贊、轉發(fā)！我們下期再見！

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