块存储、文件存储、对象存储三种存储类型的区别和联系
存储世界初探：探寻存储类型的多样性与必要性
你是否曾在面对众多存储类型和方式时感到无从下手？别担心，让我们一起探索这个存储世界的奥秘。
为什么我们需要这么多的存储类型呢？这源于业务需求的多样性。不同的场景需要满足不同的人，因此产生了众多的存储类型。这些类型在分布式存储中尤为显著，其中的三个主要类型——块存储、文件存储和对象存储——都是在不同的网络存储协议下应运而生。
想象一下，我们有一大堆玉米，我们需要用不同的方式来储存它们。这就是分布式存储的核心理念。因为数据量巨大，单一服务器连接的物理介质和提供的IO性能都是有限的。我们借助多台服务器协同工作，共同为多个系统提供存储服务。为了满足不同的访问需求，一个分布式存储系统可以同时提供三种形式的服务：文件存储、块存储和对象存储。
块存储，就像我们把玉米粒简单地堆放在一起。它只关心数据的进出，而不关心数据的内容和格式。块存储的性能非常高，适用于对响应时间要求高的系统，如数据库。
文件存储，则是将数据以文件的形式按目录结构进行组织。这好比我们把玉米粒组成玉米棒子，再放到相应的玉米杆上。要找到特定的数据，我们需要先找到对应的玉米杆和玉米棒子。文件存储方便共享，因此用途广泛，常见的NFS、CIFS、ftp等都是基于文件存储的。
对象存储，则是将数据和元数据打包成一个整体对象，存放在一个超大的池子里。每个对象都有一个唯一的UUID，就像玉米罐头有一个出厂号。对象存储非常适合大规模、快速增长的数据，如视频、图像等。
再来说说块存储的底层逻辑。传统的文件系统直接访问存储数据的硬件介质，这些介质并不关心数据的组织方式和结构，所以采用简单的分块方式：所有数据按照固定大小分块，每一块都有一个寻址编号。以硬盘为例，一个块就是一个扇区，现代硬盘用一个逻辑块编号寻址。为了更好地管理，硬盘等块设备通常可以划分为多个逻辑块设备，也就是我们熟悉的硬盘分区。反过来，通过技术手段，我们也可以将多个物理块设备组合成一个逻辑块设备。
至于哪些块组成文件，哪些块记录目录/子目录信息，这是文件系统的事情。不同的文件系统有不同的组织结构。块设备除了用于传统的文件系统外，还支持一些专用工具软件如备份软件、分区软件等的使用。还有一些软件如数据库等可以直接读写块设备，但一般用户较少这样使用。
不同的存储类型就像不同的储存玉米的方式，都是为了更好地满足我们的需求。了解这些存储类型的特点和用途，将有助于我们更好地管理和使用数据。在网络存储的世界里，服务器扮演着一个关键角色。它将底层的物理块设备，可能是单一硬盘，也可能是多个硬盘的组合，或者甚至是某个文件系统上的文件，通过特定的协议转化为一个逻辑块设备。这个设备随后被远程客户端——无论是物理主机还是虚拟机——当作本地存储介质来使用。这种块存储的模拟过程，允许客户端像处理本地硬盘一样对其进行分区、格式化等操作。这种技术的实现，iSCSI协议是其典型代表。
一、块存储的优缺点
块存储通过RAID与LVM等技术为数据提供了坚实的保护。将多块廉价硬盘组合成一个逻辑盘，不仅提高了容量，而且通过并行写入机制大大提升了读写效率。SAN架构的块存储网络，由于其高速传输和封装协议的优势，进一步提升了传输速度和效率。块存储也存在一些缺点。采用SAN架构需要额外的设备投入，如光纤通道卡和光纤交换机，成本较高。主机之间的数据无法共享，每块存储裸盘映射给单独的主机后，格式化使用就像本地盘一样，无法实现数据共享。不同操作系统之间的数据共享也存在困难，因为各种文件系统之间的不兼容问题。
二、块存储的使用场景与典型设备
块存储技术广泛应用于docker容器、虚拟机磁盘存储分配、日志存储和文件存储等领域。其典型设备包括磁盘阵列和硬盘。这些设备在需要高性能存储的应用场景中发挥着重要作用。
三、存储方式介绍
1. DAS（Direct Attach Storage）：这是一种较早的存储技术，直接连接于主机服务器。但每台主机服务器的储存设备无法互通，数据交换复杂，不能满足跨主机存取的需求。
2. SAN（Storage Area Network）：这是一种高速网络连接的存储方式，使用高速I/O联结方式如SCSI、ESCON及Fibre-Channels。SAN适用于对网络速度、数据可靠性和安全性要求高的环境，如电信、银行的大数据量关键应用。但其价格较高，且可扩展性较差。
四、文件存储简介
文件存储是为了方便自然人理解和使用计算机数据而诞生的概念。在计算机中，所有的数据都是一串0和1的组合，无法被人们直接识别和管理。我们用“文件”这个概念对这些数据进行组织，按照不同的应用程序要求的结构方式组成不同类型的文件。当文件数量庞大时，我们按照一定规则将这些文件分组，每组放在同一个目录（文件夹）里。目录和文件形成一个树状结构，方便我们查找和管理。在常用的Windows系统中，打开资源管理器就可以看到这种组织方式。对于文件路径和网络存储系统的探索
为了更好地理解和查找文件，人类创造了路径这一标识方式。从根节点开始，沿着目录、子目录的路径，直至具体的文件，这一连串的字符组合构成了文件的“地址”。无论是Linux下的“/etc/systemd/system.conf”还是Windows中的“C:\Windows\System32\taskmgr.exe”，路径都是我们访问文件的早期方式。大多数软件程序也采用这种方式来访问存储介质上的数据。
数据的组织方式形成了我们所说的文件系统，其中包括各种常见的如Windows的FAT、Linux的EXT等。而在网络存储中，有一种特殊的系统——网络文件系统，它允许用户通过网络访问远程服务器上的文件，如Windows网络的CIFS和类Unix系统网络的NFS。FTP、HTTP等也可以被视为网络文件存储的特殊形式。
一、文件系统的优势与不足
1. 优点：
造价低廉：任何一台机器都可以轻松使用，无需专用网络，以太网即可满足需求。
便捷的文件共享功能。
2. 缺点：
读写速率较慢：以太网的上传下载速度相对较慢。
服务器硬盘承受较大压力，相比于磁盘阵列，其读写速率较低。
二、应用场景与典型设备
应用场景如日志存储、有目录结构的文件存储等。而FTP、NFS服务器是这一领域的典型设备。NAS（网络附加存储）是另一种常见的网络文件存储形式，它在集群计算中有广泛应用，但其协议开销较高，带宽较低，延迟较大，不适用于高性能集群。
三、对象存储的诞生与特点
由于有三台OSD同时传输数据，数据传输的速度得到了显著的提升。随着OSD服务器数量的增加，读写速度的提升幅度也随之增大。通过这种方式，实现了快速读写目标。
对象存储软件拥有独特的文件系统，使得OSD在对外服务时，如同文件服务器一般，消除了共享障碍，解决了文件共享问题。
对象存储的诞生巧妙地结合了块存储和文件存储的优点。
为何要结合块存储和文件存储的优势还非得使用块存储和文件存储呢？原因在于：
第一类应用需要直接裸盘映射，例如数据库。这类数据在存储时，需要先将楼盘映射给自己，再根据自己的数据库文件系统对裸盘进行格式化。这类应用更适合使用块存储。
对象存储的成本相对于普通文件存储而言较高，需要购买专门的对象存储软件及大容量硬盘。如果数据量并非海量，仅用于文件共享，采用文件存储更为经济实惠。
关于对象存储的优点：
1. 兼具块存储的读写高速特性。
2. 拥有文件存储的共享等特性。
3. 可扩展性极高，能够扩展数十乃至数百EB的容量，充分适应高密度存储需求。
4. 效率出众，扁平化结构避免复杂目录系统对性能的影响。
5. 数据自动分布，无需迁移。对象存储是一种横向扩展系统，随着容量的增加，数据根据算法自动分布于所有对象存储节点。
6. 安全性强，通过HTTP调用对象存储提供的认证密钥来提供数据访问。
7. 访问便捷，支持HTTP(S)协议，同时采用REST的API方式调用和检索数据，新增NFS和SMB支持。
8. 成本相对较低，与块存储相比，对象存储是更具成本效益的数据存储类型，与云计算结合能充分发挥其特性。
至于缺点：
1. 最终一致性：由于不同节点的位置不同，数据同步时可能会有延迟或错误。
2. 不适用于数据库：对象存储更适合存储变动不大甚至不变的文件，对于需要与存储裸盘直接映射映射的数据库应用，块存储更为合适。
关于使用场景：
对象存储服务OSS主要用于以下场景：
1. 图片和音视频等应用的海量存储。各类终端设备、Web网站程序、移动应用可直接向OSS写入或读取数据。OSS支持流式写入和文件写入两种方式。
2. 网页或移动应用的静态和动态资源分离。利用BGP带宽，OSS可实现超低延时的数据直接下载，结合阿里云CDN加速服务，为图片、音视频、移动应用的更新分发提供极佳体验。
3. 云端数据处理。上传文件到OSS后，可配合媒体转码服务(MTS)和图片处理服务（IMG）进行云端数据处理。
典型设备：
对象存储的常见方案是采用内置大容量硬盘的分布式服务器。多台服务器安装对象存储软件，再配置几台服务作为管理节点，安装对象存储管理软件。管理节点可管理其他服务器的读写访问功能。
至于三种存储类型的区别：
块存储、文件存储和对象存储是三种不同的存储类型，它们之间的区别和联系如下：
块存储将整个裸磁盘空间映射给主机使用，主机需对磁盘进行分区和格式化后才能使用。其优点是读写速度快，但不利于数据共享。适用于需要高性能的应用，如数据库。
文件存储则在文件系统层级提供服务，主机可直接访问文件系统中的文件。其方便文件共享，但读写速度较慢。适用于日志存储、有目录结构的文件存储等应用。
对象存储则将数据和元数据封装成对象，通过对象标识来访问。对象存储融合了块存储和文件存储的优点，实现高速读写和数据共享。尤其适用于图片存储、视频存储等海量数据管理的应用。