对象存储（Object-based Storage）

1 前言

经常在网上看到对象存储文章，但一直没有一篇文章能让我明白对象存储是什么。最近得到一个机会，老板希望我们告诉他什么是对象存储，为了给老板做5页PPT笔者参阅了大量的文献并整理成文（以下文章仅供当参阅，并非权威之作，如果你觉得有不妥之处，欢迎指正）。
2 对象存储

2.1 Obeject-based Storage的概念（个人整理，并非权威）

是一种新的储架构，对象存储有别于Block与File级别的存储，他以一个弹性的可自定义的数据对象为基本的存储单元，基于数据对象的唯一ID索引，并形成虚拟文件组织结构。结合群集技术将一群服务器的存储设备汇集成存储池，通过软件数据可自动在群集中自分布，存储容量可达到TB甚至EB以上的规模，对象存储同时具备高I/O、共享便利、高扩展性、高可靠性、高性能等特征。
2.2 OSD的概念
OSD是Object-based Storage Device的简称，即面向对象存储技术设备的简称，指运行对象存储技术群集中的基本逻辑单元（通俗指运行对象存储群集技术软件的服务器）
2.3 Object的概念

- Data指用户要存取的数据记录或称资料
- MetaData用于定位数据存取的真实位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能
- OID即Object ID是数据对象的唯一标识（相当于人身份证ID）
- Attributes数据描述属性
- Object由Data/OID/Metadat/Attributes组成，是对象存储定义的最小数据存储单元
2.4 块存储与对象存储的对比

- 块存储最小存储单元是一个数据块（Block）而对象存储基本单元是一个数据对象(Object)
- 块存储基于inode寻找唯一的数据块而对象存储基于OID寻找唯一的数据对象
- 块存储的数据块与对象存储的数据块都是扁平化结构（决定读写的I/O）

- 块存储下块分数据块与文件夹块，文件夹块通过记录inode重定位数据块来组织文件结构
- 而同理，对象存储通过GID重新定位数据对象来组织出虚拟文件结构（即目录树）
2.5 Object Type

ANSI T10 SCSI OSD标准定义四个不同的对象:

- 根对象，OSD本身
- 用户对象，由来自于应用程序或客户端的SCSI命令创建的对象
- 集合对象，一组用户对象，例如输入项目的所有.mp3的对象集合或所有对象
- 分区对象，由共享安全或空间管理特征（如配合和秘钥）的用户对象和集合容器
2.6 系统架构

对象存储通常分为三个部分：
Metadata Server Cluster– 元数据群集，用于定位存取数据的位置等
Object Storage Cluster– 对象存储群集，用于存储数据对象（Object）
Clients – 数据的需求方，到Metadata Server定位据的位置后到Object Storage中存取
2.7 对象存储的特点
-  高I/O读写性能，具有SAN的高速直接访问磁盘的特点
- 共享便利，具有NAS的分布式共享特点
- 高扩展性，使用普通x86服务器，支持10~1000台服务器，支持TB到PB级的扩展。
- 高可靠性，没有单点故障，多数据副本，自动管理，自动修复。
- 高性能，数据分布均衡，并行化度高。对于objects storage和block storage,不需要元数据服务器。
3 存储类型对比分析

3.1 块存储
- 专业厂商定制，整个存储相当于一块大硬盘（用户可根据需要格式化成文件系统使用）
- 以数据块为最小存储单元，以inode直接定位数据（决定IO性能）
- 以FC-SAN协议作为通讯介质
- 优点是I/O性能好
- 缺点是可扩展性差，数据不便于共享，并且设备价格高
- scale up的扩展方式，单点通过多控制器、多电源实现容错
- 代表产品：SAN
3.2 文件存储
- 相当于共享文件夹（Samba）或NFS，由软件加服务器硬件实现
- 以文件为存储单元，以目录结构定位数据（决定IO性能）
- 优点是数据共享便利
- 缺点是传输协议开销大，I/O性能差
- 默认scale up的扩展方式，借助lvs可实现scale out扩展方式（存储自身没有高可靠性能力）
- 代表产品：NAS
3.3 对象存储
- 软件定义存储的一种类型，由存储软件系统加服务器硬件实现
- 以数据对象为最小存储单元，通过数据对象ID直接索引数据（决定IO性能）
- 优点是I/O性能好，协议开销小，共享便利，成本适中
- scale out的扩展方式，存储本身实现高可靠性、高性能、高扩展
- 代表产品Redhat Cept与OpenStack Swift
3.4 三种存储的对照表