Block Storage、檔案儲存體、Object Storage Service

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【Block Storage】

典型裝置：磁碟陣列，硬碟

Block Storage主要是將裸磁碟空間整個映射給主機使用的，就是說例如磁碟陣列裡面有5塊硬碟（為方便說明，假設每個硬碟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個邏輯的硬碟。（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個物理硬碟意義完全不同了。例如第一個邏輯硬碟A裡面，可能第一個200M是來自物理硬碟1，第二個200M是來自物理硬碟2，所以邏輯硬碟A是由多個 物理硬碟邏輯虛構出來的硬碟。）

接著Block Storage會採用映射的方式將這幾個邏輯盤映射給主機，主機上面的作業系統會識別到有5塊硬碟，但是作業系統是區分不出到底是邏輯還是物理的，它一概就認 為只是5塊裸的物理硬碟而已，跟直接拿一塊物理硬碟掛載到作業系統沒有區別的，至少作業系統感知上沒有區別。

此種方式下，作業系統還需要對掛載的裸硬碟進行分區、格式化後，才能使用，與平常主機內建硬碟的方式完全無異。

優點：

1、 這種方式的好處當然是因為通過了Raid與LVM等手段，對資料提供了保護。

2、 另外也可以將多塊廉價的硬碟組合起來，成為一個大容量的邏輯盤對外提供服務，提高了容量。

3、 寫入資料的時候，由於是多塊磁碟組合出來的邏輯盤，所以幾塊磁碟可以並行寫入的，提升了讀寫效率。

4、 很多時候Block Storage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，需要額外為主機購買光纖通道卡，還要買光纖交換器，造價成本高。

2、主機之間的資料無法共用，在伺服器不做叢集的情況下，Block Storage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碟，那麼主機A的本地碟根本不能給主機B去使用，無法共用資料。

3、 不利於不同作業系統主機間的資料共用：另外一個原因是因為作業系統使用不同的檔案系統，格式化完之後，不同檔案系統間的資料是共用不了的。例如一台裝了 WIN7/XP，檔案系統是FAT32/NTFS，而Linux是EXT4，EXT4是無法識別NTFS的檔案系統的。就像一隻NTFS格式的隨身碟，插進 Linux的筆記本，根本無法識別出來。所以不利於檔案分享權限設定。

【檔案儲存體】

典型裝置：FTP、NFS伺服器

為了克服上述檔案無法共用的問題，所以有了檔案儲存體。

檔案儲存體也有軟硬一體化的裝置，但是其實普通拿一台伺服器/筆記本，只要裝上合適的作業系統與軟體，就可以架設FTP與NFS服務了，架上該類服務之後的伺服器，就是檔案儲存體的一種了。

主機A可以直接對檔案儲存體進行檔案的上傳下載，與Block Storage不同，主機A是不需要再對檔案儲存體進行格式化的，因為檔案管理功能已經由檔案儲存體自己搞定了。

優點：

1、造價交低：隨便一台機器就可以了，另外普通乙太網路就可以，根本不需要專用的SAN網路，所以造價低。

2、方便檔案分享權限設定：例如主機A（WIN7，NTFS檔案系統），主機B（Linux，EXT4檔案系統），想互拷一部電影，本來不行。加了個主機C（NFS伺服器），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：乙太網路，上傳下載速度較慢，另外所有讀寫都要1台伺服器裡面的硬碟來承擔，相比起磁碟陣列動不動就幾十上百塊硬碟同時讀寫，速率慢了許多。

【Object Storage Service】

典型裝置：內建大容量硬碟的分布式伺服器

Object Storage Service最常用的方案，就是多台伺服器內建大容量硬碟，再裝上Object Storage Service軟體，然後再額外搞幾台服務作為管理節點，安裝上Object Storage Service管理軟體。管理節點可以管理其他伺服器對外提供讀寫訪問功能。

之所以出現了Object Storage Service這種東西，是為了克服Block Storage與檔案儲存體各自的缺點，發揚它倆各自的優點。簡單來說Block Storage讀寫快，不利於共用，檔案儲存體讀寫慢，利於共用。能否弄一個讀寫快，利 於共用的出來呢。於是就有了Object Storage Service。

首先，一個檔案包含了了屬性（術語叫metadata，中繼資料，例如該檔案的大小、修改時間、儲存路徑等）以及內容（以下簡稱資料）。

以往像FAT32這種檔案系統，是直接將一份檔案的資料與metadata一起儲存的，預存程序先將檔案按照檔案系統的最小塊大小來打散（如4M的檔案， 假設檔案系統要求一個塊4K，那麼就將檔案打散成為1000個小塊），再寫進硬碟裡面，過程中沒有區分資料/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，最後完成整份檔案的所有塊的讀取。

這種情況下讀寫速率很慢，因為就算你有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裡，其實相當於只能有1個機械手臂在實際工作。

而 Object Storage Service則將中繼資料獨立了出來，控制節點叫中繼資料服務器（伺服器+Object Storage Service管理軟體），裡面主要負責儲存物件的屬性（主要是對象的資料被打散存放到了那幾 台分布式伺服器中的資訊），而其他負責儲存資料的分布式伺服器叫做OSD，主要負責隱藏檔的資料部分。當使用者訪問對象，會先訪問中繼資料服務器，中繼資料服 務器只負責反饋Object Storage Service在哪些OSD，假設反饋檔案A儲存在B、C、D三台OSD，那麼使用者就會再次直接存取3台OSD伺服器去讀取資料。

這時候由於是3台OSD同時對外傳輸資料，所以傳輸的速度就加快了。當OSD伺服器數量越多，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，Object Storage Service軟體是有專門的檔案系統的，所以OSD對外又相當於檔案伺服器，那麼就不存在檔案分享權限設定方面的困難了，也解決了檔案分享權限設定方面的問題。

所以Object Storage Service的出現，很好地結合了Block Storage與檔案儲存體的優點。

最後為什麼Object Storage Service兼具Block Storage與檔案儲存體的好處，還要使用Block Storage或檔案儲存體呢？

1、有一類應用是需要儲存直接裸盤映射的，例如資料庫。因為資料庫需要儲存裸盤映射給自己後，再根據自己的資料庫檔案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為某種檔案系統的儲存的。此類應用更適合使用Block Storage。

2、Object Storage Service的成本比起普通的檔案儲存體還是較高，需要購買專門的Object Storage Service軟體以及大容量硬碟。如果對資料量要求不是海量，只是為了做檔案分享權限設定的時候，直接用檔案儲存體的形式好了，性價比高。

Block Storage、檔案儲存體、Object Storage Service