块存储和对象存储区别，块存储与对象存储的区别

块存储和对象存储是两种不同的数据存储方式。块存储将数据存储在块中，像传统的磁盘存储，适用于对存储性能要求高、需要低延迟读写的场景，如数据库。它提供对数据块的直接访问。对象存储则以对象为单位存储，包含数据、元数据等，具有分布式的特点，适合海量数据存储、数据共享等场景，可扩展性强。两者在数据结构、读写方式、适用场景等方面存在显著区别。

本文目录导读：

1. 基本概念
2. 架构区别
3. 性能特点
4. 数据管理
5. 安全性
6. 成本
7. 应用场景

《块存储与对象存储：深入解析两者的区别》

在当今的数据存储领域，块存储和对象存储是两种常见的存储方式，它们各自具有独特的特点，适用于不同的应用场景，随着企业数据量的不断增长以及对数据管理要求的日益提高，深入理解块存储和对象存储的区别变得至关重要，这不仅有助于企业选择合适的存储解决方案，还能在数据存储架构设计、成本控制和性能优化等方面提供有力的依据。

基本概念

（一）块存储

1、定义

- 块存储将数据存储在固定大小的块中，这些块通常是由存储系统（如磁盘阵列）提供给主机操作系统的，主机操作系统将这些块视为原始的磁盘分区，可以直接在上面创建文件系统（如NTFS、ext4等）。

- 在企业级存储区域网络（SAN）中，服务器通过光纤通道或iSCSI协议连接到存储阵列，存储阵列将磁盘空间划分为一个个的块提供给服务器使用。

2、数据访问方式

- 块存储提供的是对底层存储设备的直接访问，服务器将块设备挂载后，就像使用本地磁盘一样对其进行操作，应用程序可以通过操作系统的文件系统或者直接对块设备进行读写操作，这种方式使得块存储在需要高性能、低延迟访问的场景下表现出色，例如数据库应用，数据库管理系统可以直接对挂载的块存储设备进行数据的写入和读取，能够充分利用存储设备的性能特性。

（二）对象存储

1、定义

- 对象存储以对象为基本单位进行数据存储，一个对象包含数据本身、元数据（如对象的大小、创建时间、所有者等信息）和一个唯一的标识符（Object ID），对象存储系统将对象存储在分布式的存储集群中，通过对象存储网关或API来管理和访问这些对象。

- 在云对象存储服务（如亚马逊的S3、阿里云的OSS）中，用户可以上传文件（对象）到存储桶（Bucket）中，每个文件都有自己的元数据，并且可以通过唯一的URL或对象存储提供的API进行访问。

2、数据访问方式

- 对象存储通过HTTP/HTTPS协议进行数据访问，通常使用RESTful API，用户或应用程序通过发送HTTP请求（如PUT、GET、DELETE等）来操作对象，这种基于网络协议的访问方式使得对象存储非常适合于跨平台、分布式的应用场景，并且可以方便地集成到Web应用和移动应用中，一个移动应用可以直接通过对象存储的API将用户拍摄的照片上传到对象存储中，并且可以通过同样的API在其他设备上进行访问。

架构区别

（一）块存储架构

1、集中式架构

- 块存储系统通常采用集中式的架构，有专门的存储阵列来提供块存储服务，存储阵列内部包含磁盘、控制器、缓存等组件，磁盘用于实际的数据存储，控制器负责管理磁盘的读写操作、数据的缓存以及与外部服务器的连接。

- 在企业级数据中心中，存储阵列往往是一个关键的基础设施组件，EMC的Symmetrix系列存储阵列，它可以提供高容量、高性能的块存储服务，服务器通过高速网络（如光纤通道）连接到存储阵列，这种集中式架构便于集中管理和维护存储资源，但也存在单点故障的风险，如果存储阵列出现故障，可能会影响到多个服务器对存储资源的访问。

2、与服务器的连接

- 块存储与服务器的连接方式主要有光纤通道（FC）、iSCSI和FCoE等，光纤通道提供了高速、低延迟的连接，适用于对性能要求极高的企业级应用，iSCSI则是基于IP网络的块存储传输协议，它的优势在于可以利用现有的IP网络基础设施，降低成本，FCoE则是将光纤通道协议封装在以太网帧中，试图在以太网环境下提供类似于光纤通道的性能。

（二）对象存储架构

1、分布式架构

- 对象存储采用分布式架构，由多个存储节点组成集群，数据以对象的形式分散存储在这些节点上，对象存储系统会自动对数据进行冗余存储，例如采用多副本（如3副本）或者纠删码技术来保证数据的可靠性。

- 在这种架构下，当有数据写入时，对象存储系统会根据一定的算法（如一致性哈希算法）确定数据存储的节点位置，如果某个节点出现故障，系统可以自动将数据从其他副本或通过数据恢复算法在其他节点上重新构建，这种分布式架构具有高扩展性，可以方便地通过添加存储节点来增加存储容量和性能，Ceph对象存储系统就是一个典型的分布式对象存储，它可以构建大规模的存储集群，满足海量数据的存储需求。

2、元数据管理

- 对象存储中的元数据管理非常重要，元数据与对象数据是分开存储的，通常会有专门的元数据服务器或者元数据存储系统，元数据包含了对象的属性信息，如对象的名称、大小、创建时间、所有者等，通过元数据，对象存储系统可以快速定位对象在存储集群中的位置，实现高效的数据访问，当有大量对象存储时，元数据的组织和查询效率会直接影响到整个对象存储系统的性能。

性能特点

（一）块存储的性能

1、高读写性能

- 块存储在读写性能方面表现出色，尤其是在随机读写操作上，由于它提供了对底层存储设备的直接访问，操作系统和应用程序可以直接控制数据的读写位置和方式，对于像数据库这样需要频繁进行随机读写操作的应用，块存储能够提供低延迟、高带宽的读写服务，在一个在线事务处理（OLTP）数据库系统中，数据库服务器对块存储设备的随机读写操作可以在毫秒级甚至微秒级完成，从而保证了数据库的高效运行。

2、受网络和存储设备影响

- 块存储的性能也受到网络和存储设备本身的影响，如果采用光纤通道连接，虽然可以获得较高的性能，但光纤通道网络的建设和维护成本较高，如果采用iSCSI协议，网络的带宽和延迟会对块存储的性能产生较大影响，存储设备的磁盘转速、缓存大小等因素也会影响块存储的读写速度，在一个使用传统机械硬盘的块存储系统中，如果磁盘转速较低，缓存较小，那么在高并发读写情况下，性能可能会受到明显的限制。

（二）对象存储的性能

1、适合大规模顺序读写

- 对象存储适合大规模的顺序读写操作，当进行大规模数据的上传（如将大量日志文件上传到对象存储）或者下载（如从对象存储中下载备份数据）时，对象存储可以利用其分布式架构的优势，并行地处理数据读写操作，对象存储系统可以将数据分散到多个存储节点上同时进行读写，提高整体的读写效率，在一个大数据分析场景中，将海量的原始数据存储在对象存储中，当进行数据处理时，可以通过对象存储的API顺序读取这些数据，对象存储能够提供相对稳定的读写带宽。

2、元数据操作的影响

- 对象存储的性能在一定程度上受到元数据操作的影响，当进行对象的创建、删除或者查询操作时，需要对元数据进行操作，如果元数据服务器的性能不足或者元数据的存储结构不合理，可能会导致这些操作的延迟增加，在一个存储了数十亿个对象的对象存储系统中，如果元数据的查询算法不够高效，那么查找一个特定对象的元数据可能会花费较长的时间，从而影响整个数据访问的效率。

数据管理

（一）块存储的数据管理

1、基于文件系统或裸设备

- 在块存储中，数据管理可以基于文件系统或者直接对裸设备进行操作，如果使用文件系统，如NTFS或ext4，操作系统可以通过文件系统提供的功能来管理数据，如文件的创建、删除、权限管理等，如果直接对裸设备进行操作，例如数据库直接对块设备进行数据写入，那么数据管理更多地依赖于应用程序自身的逻辑，这种灵活性使得块存储可以适应不同类型的应用需求，但也增加了数据管理的复杂性，尤其是在多应用共享块存储资源的情况下。

2、数据迁移和备份

- 块存储的数据迁移和备份相对复杂，由于块存储与服务器的紧密连接关系，在进行数据迁移时，需要考虑服务器与存储设备之间的兼容性，以及数据的完整性和一致性，当将数据从一个旧的存储阵列迁移到一个新的存储阵列时，可能需要停机进行数据复制，或者采用复杂的存储虚拟化技术来实现不停机迁移，在备份方面，通常需要使用专门的备份软件，通过对块设备或者文件系统进行备份操作，并且需要定期进行备份验证，以确保备份数据的可用性。

（二）对象存储的数据管理

1、基于对象和存储桶

- 对象存储的数据管理基于对象和存储桶的概念，存储桶类似于文件系统中的文件夹，用于组织对象，用户可以通过对象存储的管理界面或者API来创建、删除存储桶，以及对存储桶中的对象进行操作，这种管理方式非常适合于大规模、非结构化数据的存储和管理，在一个多媒体内容存储场景中，可以将不同类型的多媒体文件（如图片、视频、音频）分别存储在不同的存储桶中，方便进行分类管理和访问。

2、数据生命周期管理

- 对象存储提供了方便的数据生命周期管理功能，用户可以根据对象的创建时间、访问频率等因素设置数据的生命周期策略，可以设置将创建超过一年且很少被访问的对象自动迁移到低成本的存储层级（如归档存储），或者直接删除，这种数据生命周期管理功能有助于降低存储成本，提高存储资源的利用率。

安全性

（一）块存储的安全性

1、基于网络和存储设备的安全机制

- 块存储的安全性依赖于网络和存储设备的安全机制，在网络方面，采用光纤通道或iSCSI协议时，需要通过网络访问控制（如VLAN划分、IP地址限制等）来防止非法访问，在存储设备方面，存储阵列通常提供用户认证、权限管理等功能，管理员可以为不同的用户或服务器设置不同的读写权限，只有具有相应权限的用户或服务器才能访问特定的块存储资源。

2、数据加密

- 数据加密在块存储中也非常重要，一些高端的存储阵列提供了硬件级的数据加密功能，在数据写入磁盘之前对其进行加密，在读取时进行解密，这可以防止数据在存储设备被盗或磁盘被取出的情况下数据泄露，也可以通过软件加密的方式，如在操作系统层面或者应用程序层面进行数据加密，但这可能会对性能产生一定的影响。

（二）对象存储的安全性

1、API访问控制和身份验证

- 对象存储主要通过API访问控制和身份验证来保障安全，对象存储系统会为用户分配访问密钥（Access Key）和秘密密钥（Secret Key），用户在通过API访问对象存储时需要提供这些密钥进行身份验证，对象存储可以设置不同的权限级别，如读、写、删除等权限，针对不同的用户或应用程序进行授权，在一个Web应用中，只允许具有特定权限的用户通过API上传和下载对象，防止非法用户对对象存储中的数据进行操作。

2、数据加密和存储桶策略

- 对象存储也支持数据加密，在对象存储中，可以对单个对象或者整个存储桶进行加密，存储桶策略可以进一步限制对存储桶内对象的访问，可以设置存储桶只允许来自特定IP地址范围的访问，或者只允许在特定时间段内进行访问，从而提高对象存储的安全性。

成本

（一）块存储成本

1、硬件成本

- 块存储的硬件成本相对较高，如果采用企业级的存储阵列，其本身的价格昂贵，并且需要配套的网络设备（如光纤通道交换机等），存储阵列的磁盘扩展成本也较高，尤其是在需要高性能磁盘（如固态硬盘）的情况下，一个中等规模的企业级存储阵列可能需要数万元到数十万元不等，而且随着存储容量的增加，成本会线性上升。

2、维护和管理成本

- 块存储的维护和管理成本也不容忽视，由于块存储系统相对复杂，需要专业的技术人员进行维护，包括存储阵列的配置、性能优化、故障排除等，在数据迁移、备份等操作方面也需要投入更多的人力和物力，在一个大型企业的数据中心中，为了保证块存储系统的正常运行，可能需要配备专门的存储管理员团队，这增加了企业的人力成本。

（二）对象存储成本

1、基于使用量的计费模式

- 对象存储通常采用基于使用量的计费模式，包括存储容量、数据流量、请求次数等，这种计费模式对于中小企业和创业公司非常友好，因为它们可以根据自己的实际需求使用对象存储服务，只需要为使用的部分付费，在亚马逊S3的计费模式中，用户需要支付存储容量费用、数据上传和下载的流量费用以及API请求次数费用，如果企业的数据量较小且访问频率不高，那么对象存储的成本相对较低。

2、低成本的大容量存储

- 对象存储在大容量存储方面具有成本优势，由于其分布式架构，可以采用普通的磁盘甚至是大容量的磁带库作为存储介质，降低了硬件成本，而且随着存储容量的增加，单位存储成本会逐渐降低，一些云对象存储服务提供商可以提供非常低成本的归档存储服务，适合于长期保存大量的数据，如企业的历史数据、备份数据等。

应用场景

（一）块存储应用场景

1、企业数据库

- 块存储非常适合企业数据库应用，如关系型数据库（Oracle、MySQL等），数据库需要高并发、低延迟的读写操作，块存储能够提供对底层存储设备的直接访问，满足数据库的性能要求，在企业级的ERP、CRM系统中，数据库服务器通常采用块存储来存储业务数据，以保证系统的高效运行。

2、高性能计算

- 在高性能计算（HPC）领域，块存储也有广泛的应用，在科学计算、工程模拟等场景中，计算节点需要快速地读取和写入大量的数据，块存储的高读写性能可以满足高性能计算的需求，计算节点可以将块存储设备挂载为本地磁盘，直接对其进行数据操作，提高计算效率。

（二）对象存储应用场景

1、云存储和大数据

- 对象存储是云存储的主要形式之一，非常适合存储海量的非结构化数据，在大数据应用中，如数据湖、日志存储等，对象存储可以方便地存储各种类型的数据，并且可以通过分布式计算框架（如Hadoop、Spark）进行数据处理，在一个互联网公司中，将用户的日志数据存储在对象存储中，然后通过大数据分析工具对这些日志数据进行分析，挖掘用户的行为模式。

2、内容分发和多媒体存储

- 对象存储适合于内容分发和多媒体存储，对于在线视频、图片分享等应用，对象存储可以提供可靠的存储服务，并且可以通过内容分发网络（CDN）与对象存储集成，实现快速的内容分发，在一个视频流媒体平台中，将视频文件存储在对象存储中，当用户请求观看视频时，CDN可以从对象存储中快速获取视频内容并分发给用户。

块存储和对象存储在概念、架构、性能、数据管理、安全性、成本和应用场景等方面存在着诸多区别，块存储以其高读写性能、适合企业级数据库和高性能计算等特点，在对性能和低延迟要求较高的传统企业应用中占据重要地位，而对象存储凭借其分布式架构、适合大规模非结构化数据存储、基于使用量的计费模式等优势，在云存储、大数据、内容分发等新兴领域得到了广泛的应用，企业在选择存储解决方案时，需要根据自身的业务需求、数据特点、预算等因素综合考虑，以确定最适合自己的存储方式。