对象存储的作用，对象存储和非对象存储

***：对象存储是一种存储架构，它将数据作为对象进行管理。其作用广泛，能高效存储海量非结构化数据，便于数据共享、备份恢复等。对象存储以对象为基本单元，包含数据、元数据和唯一标识符。与非对象存储相比，非对象存储如传统的块存储、文件存储，在数据结构、存储管理、适用场景上有诸多不同。块存储适用于对性能要求高的数据库等场景，文件存储适合共享文件等，而对象存储在云计算、大数据存储等方面优势明显。

《对象存储与非对象存储：原理、特点及应用场景全解析》

一、引言

在当今数字化时代，数据的存储与管理成为企业和组织面临的重要任务，存储技术不断发展，其中对象存储和非对象存储是两种主要的存储方式，了解它们的区别、各自的优势以及适用场景，对于合理规划存储架构、提高数据管理效率具有关键意义。

二、对象存储

（一）对象存储的原理

1、对象存储将数据作为对象进行管理，每个对象包含数据本身、元数据（描述数据的属性，如创建时间、所有者、访问权限等）和一个全局唯一的标识符（Object ID），这种结构使得对象存储可以独立地管理和定位每个对象，而不依赖于对象在存储系统中的物理位置。

2、存储系统通过对象存储设备（OSD）来存储对象，这些OSD分布在存储集群中，对象可以被分散存储在多个OSD上，实现数据的冗余和高可用性，在一个大规模的云对象存储服务中，对象可能会根据一定的算法（如一致性哈希算法）被分配到不同的数据中心的不同OSD上。

（二）对象存储的特点

1、可扩展性

- 对象存储具有极高的可扩展性，无论是存储容量还是性能方面，都可以轻松地通过添加更多的OSD来进行扩展，一家不断增长的电商企业，每天产生海量的商品图片、用户评价等数据，对象存储可以随着数据量的增加，不断增加存储节点，而不会对现有的数据存储和访问造成严重影响。

- 与传统的存储方式（如基于块的存储或文件存储）相比，对象存储不需要复杂的文件系统结构调整或块分配管理来进行扩展。

2、数据安全性

- 元数据与数据的分离存储结构使得对象存储在数据安全性方面有独特的优势，元数据可以用于精确的访问控制，可以根据元数据中的用户信息、数据分类等设置不同的访问权限。

- 对象存储通常采用多副本或纠删码等技术来保证数据的冗余和完整性，多副本技术会在不同的存储节点上保存多个相同的对象副本，当一个副本损坏时，可以从其他副本恢复数据，纠删码技术则通过编码算法将数据分割成多个片段，并添加冗余信息，即使部分片段丢失，也能恢复原始数据。

3、适合非结构化数据

- 对象存储非常适合存储非结构化数据，如图片、视频、音频、文档等，这些数据类型在现代企业中占据了大量的存储空间，并且其数据结构不规则，大小差异很大，对象存储不需要像传统文件系统那样为每个文件创建复杂的目录结构，而是通过对象的元数据进行有效的管理，一个社交媒体平台上的海量用户上传的照片和短视频，对象存储可以轻松应对其存储和快速访问的需求。

（三）对象存储的应用场景

1、云存储服务

- 众多云服务提供商（如亚马逊的S3、阿里云的OSS等）都采用对象存储作为其云存储的基础，这些云存储服务为企业和个人用户提供了海量、低成本、高可用的存储解决方案，中小企业可以将自己的数据（如企业文档、网站备份等）存储在云对象存储中，无需自己构建复杂的存储基础设施。

2、大数据存储与分析

- 在大数据领域，对象存储是存储海量原始数据（如日志数据、传感器数据等）的理想选择，这些数据可以被数据湖等大数据架构直接使用，进行数据挖掘、机器学习等分析工作，一家物联网企业，其数以万计的传感器每天产生大量的监测数据，对象存储可以高效地存储这些数据，并方便数据科学家进行后续的分析处理。

分发网络（CDN）

- 对象存储是CDN的重要组成部分，CDN需要在全球多个边缘节点存储大量的静态内容（如网页中的图片、脚本、样式表等），以便快速地将内容分发到用户端，对象存储的可扩展性和快速访问特性使其非常适合作为CDN的存储后端，提高内容分发的效率，降低用户的访问延迟。

三、非对象存储

（一）非对象存储的类型及原理

1、块存储

- 块存储将数据存储在固定大小的块中，这些块通常由存储系统（如磁盘阵列）进行管理，服务器通过逻辑单元号（LUN）来访问这些块，在传统的企业级存储区域网络（SAN）中，块存储是一种常见的存储方式，企业的数据库服务器可能会通过光纤通道连接到SAN，以块存储的方式访问存储在SAN中的数据库文件。

- 块存储的工作原理基于底层的磁盘操作，它直接对磁盘上的块进行读写操作，对于需要高速、低延迟访问的结构化数据（如数据库中的数据）比较适合。

2、文件存储

- 文件存储以文件和文件夹为基本单位进行数据存储，它使用文件系统（如NTFS、ext4等）来管理文件的存储位置、权限和元数据，在网络附加存储（NAS）设备中，文件存储是主要的存储方式，企业内部的文件共享服务器，员工可以通过网络访问存储在NAS中的文件，按照文件系统的目录结构进行文件的查找、读取和写入操作。

- 文件存储适合于共享文件的场景，如企业内部的办公文档共享、用户文件存储等。

（二）非对象存储的特点

1、块存储特点

- 高性能和低延迟

- 由于块存储直接与磁盘的块进行交互，对于需要频繁随机读写的应用（如数据库事务处理）能够提供较高的性能和较低的延迟，在企业的核心业务系统（如金融交易系统中的数据库）中，块存储的这种特性可以确保交易的快速处理。

- 块存储的性能优化主要依赖于存储设备的硬件特性，如磁盘的转速、缓存大小等，以及存储网络的带宽和延迟。

- 依赖于特定的操作系统和应用

- 块存储的使用通常需要与特定的操作系统和应用程序进行紧密集成，不同的操作系统对块设备的驱动和管理方式不同，数据库应用程序也需要针对块存储进行优化配置，这使得块存储的部署和管理相对复杂，需要一定的专业知识。

2、文件存储特点

- 易于使用和共享

- 文件存储基于人们熟悉的文件和文件夹概念，用户可以方便地通过操作系统的文件管理器进行文件的操作，在企业内部，员工可以轻松地共享文件，设置不同的访问权限（如只读、读写等）。

- 文件存储适合于多人协作的场景，如团队项目中的文档编辑和共享。

- 性能受文件系统限制

- 文件存储的性能受到所使用的文件系统的限制，传统的文件系统在处理大量小文件时可能会出现性能下降的情况，因为文件系统需要为每个文件维护元数据信息，并且在查找文件时可能需要遍历多个目录层次。

（三）非对象存储的应用场景

1、块存储应用场景

- 企业数据库存储

- 如前所述，企业的关系型数据库（如Oracle、SQL Server等）通常采用块存储，数据库中的数据以表、索引等结构存储，需要快速的随机读写操作来保证数据库的性能，块存储能够满足数据库系统对数据存储和访问的严格要求，确保企业核心业务数据的高效处理。

- 虚拟化环境

- 在服务器虚拟化场景中，块存储被广泛用于存储虚拟机的磁盘镜像，虚拟机需要快速的磁盘I/O来运行操作系统和应用程序，块存储可以提供必要的性能支持，在一个数据中心的虚拟化环境中，大量的虚拟机共享存储在SAN中的块存储资源。

2、文件存储应用场景

- 企业办公文件共享

- 企业内部的办公文档（如Word文档、Excel表格、PPT演示文稿等）通常存储在文件存储设备（如NAS）中，员工可以通过网络访问这些文件，进行文件的查看、编辑和共享，这种方式方便了企业内部的信息交流和协作。

- 媒体和娱乐行业的素材存储

- 在媒体和娱乐行业，大量的素材（如视频剪辑、音频文件、图像素材等）需要进行存储和共享，文件存储的易用性和共享特性使得它成为存储这些素材的合适选择，一个影视制作公司可以将拍摄的素材存储在文件存储设备中，供后期制作人员随时访问和使用。

四、对象存储与非对象存储的比较

（一）数据管理方式

1、对象存储通过对象和元数据进行管理，这种方式对于非结构化数据的管理更加灵活高效，非对象存储中，块存储主要关注块的读写操作，文件存储则侧重于文件和文件夹的管理。

2、在数据定位方面，对象存储利用对象ID进行快速定位，而文件存储需要通过文件系统的目录结构查找文件，块存储则依赖于LUN和磁盘块的地址映射。

（二）性能特点

1、块存储在随机读写性能方面表现较好，适合于对性能要求极高的结构化数据存储场景，如数据库，对象存储在大规模数据的顺序读写方面有优势，特别是对于非结构化数据的批量处理，文件存储的性能则取决于文件系统的特性，在处理大文件的顺序读写时性能较好，但在小文件处理方面可能存在性能瓶颈。

2、从扩展性来看，对象存储的可扩展性最强，可以轻松应对海量数据的增长，块存储的扩展性相对较差，需要考虑存储设备的硬件架构和网络连接等因素，文件存储的扩展性介于两者之间，主要受限于文件系统的管理能力。

（三）成本因素

1、对象存储通常采用分布式架构，硬件成本相对较低，并且可以根据实际使用量进行灵活的资源配置，适合中小企业和创业公司的低成本存储需求，块存储往往需要高性能的存储设备（如磁盘阵列、高速网络等），硬件成本较高，文件存储的成本取决于存储设备（如NAS设备）的规模和性能要求，相对较为适中。

2、在管理成本方面，对象存储由于其简单的架构和自动化的数据管理功能，管理成本较低，块存储的管理需要专业的技术人员，并且在配置和优化方面较为复杂，管理成本较高，文件存储的管理相对简单，但在处理大规模数据时可能需要更多的人工干预，管理成本也不容忽视。

五、结论

对象存储和非对象存储（包括块存储和文件存储）各有其独特的原理、特点和应用场景，在当今复杂的存储需求环境下，企业和组织需要根据自身的数据类型、性能要求、成本预算和应用场景等因素来选择合适的存储方式，对于非结构化数据的大规模存储和云存储需求，对象存储是一个很好的选择；而对于结构化数据的高性能处理（如数据库应用），块存储可能更为合适；如果是注重文件共享和易用性的场景，文件存储则是不错的解决方案，在实际应用中，也可以根据具体情况将多种存储方式结合使用，以构建一个高效、灵活、安全的存储架构。