对象存储和块存储区别 简单理解，块存储和对象存储的区别

***：对象存储和块存储存在多方面区别。块存储将数据存储在固定大小的块中，像传统磁盘分区，适用于对存储性能、随机读写要求高的场景，如数据库。而对象存储以对象为基本单元，包含数据、元数据等，具有扁平结构，适合海量数据存储、共享及云存储环境。两者在数据结构、读写性能、适用场景等方面有所不同，简单理解，它们为不同存储需求提供了相应的解决方案。

本文目录导读：

1. 块存储
2. 对象存储
3. 块存储和对象存储的区别

《深度解析块存储与对象存储的区别：原理、特性与应用场景全剖析》

在当今的存储技术领域，块存储和对象存储是两种重要的存储方式，随着数据量的爆发式增长以及对存储灵活性、可扩展性和成本效益要求的不断提高，理解这两种存储方式的区别对于企业和开发者在构建存储系统、选择存储方案等方面具有至关重要的意义。

块存储

（一）基本原理

1、基于块设备的抽象

- 块存储将存储设备（如硬盘）划分为固定大小的块（通常为512字节到数兆字节不等），这些块是数据存储和访问的基本单元，操作系统将磁盘视为一系列块的集合，通过逻辑块地址（LBA）来访问特定的块。

- 在传统的机械硬盘中，磁头根据LBA定位到磁盘上的相应物理块位置进行数据的读写操作，在固态硬盘（SSD）中，虽然内部存储结构基于闪存芯片，但也对外呈现为块的形式，通过闪存转换层（FTL）将逻辑块地址映射到物理闪存地址。

2、与文件系统的关系

- 块存储在使用时，通常需要先在其上构建文件系统（如NTFS、ext4等），文件系统负责管理块的分配、组织和文件到块的映射关系。

- 当用户创建一个新的文件时，文件系统会根据文件的大小，在块存储中分配相应数量的空闲块，并记录文件的元数据（如文件名、文件大小、文件创建时间等）以及文件数据在块中的存储位置。

（二）特性

1、高性能的随机读写

- 由于块存储直接操作存储设备的块，它非常适合需要频繁随机读写的应用场景，对于数据库应用，如关系型数据库MySQL或Oracle，数据库引擎需要频繁地读取和写入特定的数据块来处理事务、查询数据等，块存储能够快速定位到所需的块并进行读写操作，从而提供了较高的数据库性能。

- 在企业级的虚拟环境中，如VMware的虚拟机，每个虚拟机的磁盘镜像存储在块存储上，虚拟机的操作系统在运行过程中会频繁地对磁盘进行随机读写操作，块存储能够满足这种高性能的需求。

2、低延迟

- 块存储的底层硬件和软件架构使得它能够实现较低的访问延迟，对于需要实时响应的应用，如在线交易系统，低延迟的块存储可以确保交易的快速处理，当用户发起一笔交易时，系统需要快速读取和更新账户余额等相关数据块，块存储的低延迟特性能够保证交易在最短的时间内完成。

3、依赖特定的连接协议

- 块存储通常依赖于特定的连接协议，如光纤通道（FC）、iSCSI（Internet Small Computer System Interface）等，光纤通道是一种高速的存储网络协议，常用于企业级的存储区域网络（SAN）中，它能够提供高带宽和低延迟的块存储访问。

- iSCSI则是一种基于IP网络的块存储协议，它允许企业利用现有的以太网网络来传输块存储数据，降低了存储网络的建设成本，不过，由于它基于IP网络，可能会受到网络拥塞等因素的影响，在性能上相对光纤通道可能会有一定的差距。

（三）应用场景

1、企业级数据库存储

- 关系型数据库如SQL Server、DB2等需要高性能、低延迟的存储来保证数据库的正常运行，块存储能够满足数据库对数据块的快速读写需求，确保数据库事务的高效处理。

- 在金融行业，银行的核心业务系统，如存贷款业务系统中的数据库，依赖块存储来存储客户账户信息、交易记录等重要数据，块存储的高性能和可靠性能够保障金融业务的稳定运行。

2、虚拟化环境中的磁盘存储

- 在企业的虚拟化数据中心，如使用Hyper - V或KVM构建的虚拟机环境中，虚拟机的磁盘需要块存储来提供类似于物理磁盘的性能，每个虚拟机的操作系统和应用程序在块存储上运行，就像在传统的物理服务器磁盘上一样。

- 企业内部的办公自动化系统、企业资源计划（ERP）系统等部署在虚拟机上时，虚拟机的磁盘存储使用块存储来保证系统的正常运行和性能要求。

对象存储

（一）基本原理

1、以对象为基本单元

- 对象存储将数据作为对象进行存储，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）以及一个唯一的标识符（Object ID），与块存储不同，对象存储不关心数据在底层存储设备中的物理位置。

- 当用户上传一张图片到对象存储系统时，这张图片及其相关的元数据（如图片的分辨率、拍摄时间等）被封装成一个对象，系统为这个对象分配一个唯一的标识符，通过这个标识符就可以在整个对象存储系统中找到该对象。

2、扁平的命名空间

- 对象存储采用扁平的命名空间，而不是像文件系统那样有多层级的目录结构，对象通过其唯一的标识符进行访问，这种扁平结构使得对象存储在大规模数据存储时能够更高效地进行数据管理和查找。

- 在一个包含数十亿个对象的对象存储系统中，不需要像在传统文件系统中那样遍历多层目录来找到一个对象，直接通过对象的唯一标识符就可以快速定位。

（二）特性

1、高扩展性

- 对象存储非常适合大规模数据存储，具有很强的扩展性，它可以轻松地扩展到数PB甚至EB级别的存储容量，当企业的数据量不断增长时，对象存储可以通过添加新的存储节点来增加存储容量，而不需要对现有数据进行大规模的迁移或重新组织。

- 云服务提供商如亚马逊的S3（Simple Storage Service），可以通过在全球范围内添加数据中心和存储节点来满足用户不断增长的存储需求。

2、数据的耐久性和可靠性

- 对象存储通常采用多副本或纠删码等技术来保证数据的耐久性和可靠性，多副本技术是指将对象的多个副本存储在不同的存储位置，当一个副本出现故障时，可以通过其他副本恢复数据。

- 纠删码技术则是通过对数据进行编码，将数据分成多个数据块和校验块，当部分数据块丢失时，可以通过校验块恢复数据，在一个采用纠删码的对象存储系统中，将数据分成10个数据块和4个校验块，即使丢失了4个数据块，仍然可以通过校验块恢复数据。

3、元数据管理的优势

- 对象存储的元数据与对象紧密结合，这使得在数据管理方面具有很大的优势，通过元数据，可以方便地对对象进行分类、搜索和权限管理。

- 企业可以根据对象的元数据（如创建部门、数据类型等）对存储在对象存储中的数据进行分类，方便不同部门的用户查找和使用，可以通过元数据设置对象的访问权限，确保数据的安全性。

（三）应用场景

1、海量数据存储

- 在互联网企业中，如社交媒体公司存储用户上传的照片、视频等海量数据，对象存储是理想的选择，Facebook每天都有大量的用户上传照片和视频，对象存储能够满足其对大规模、高耐久性数据存储的需求。

- 科研机构在进行大型科研项目时，如天文学中的星系观测数据、生物学中的基因测序数据等海量数据的存储，对象存储可以提供足够的存储容量和数据管理能力。

2、云存储服务

- 云存储服务提供商如谷歌云存储、阿里云的对象存储服务等都是基于对象存储技术，这些服务为企业和个人用户提供了便捷的存储解决方案，用户可以通过互联网将数据上传到云对象存储中，并根据自己的需求随时访问和管理数据。

- 小型企业可以将公司的文档、资料等存储在云对象存储中，降低了企业自身构建存储基础设施的成本，同时也方便了员工在不同地点、不同设备上访问数据。

块存储和对象存储的区别

（一）数据结构

1、块存储

- 以固定大小的块为基本单元，这些块在存储设备上按照一定的逻辑顺序排列，在使用时需要构建文件系统来管理块之间的关系以及文件到块的映射。

- 在一个机械硬盘上，块存储将硬盘划分为多个扇区大小的块，文件系统负责将文件分割成块并存储在硬盘上，同时记录文件的元数据信息。

2、对象存储

- 以对象为基本单元，对象包含数据、元数据和唯一标识符，对象存储采用扁平的命名空间，通过对象的唯一标识符来访问对象，不需要像文件系统那样的多层目录结构。

- 在一个对象存储系统中，一个用户的文档可以作为一个对象存储，该对象的元数据可以包括文档的作者、创建时间等信息，通过对象的唯一标识符就可以在整个对象存储系统中找到这个文档对象。

（二）性能特点

1、块存储

- 具有高性能的随机读写能力和低延迟特性，非常适合对读写性能要求较高的应用，如数据库和虚拟化环境中的磁盘存储。

- 在数据库应用中，块存储能够快速定位到特定的数据块进行读写操作，满足数据库频繁的事务处理和查询需求。

2、对象存储

- 在大规模顺序读写方面表现较好，虽然随机读写性能相对块存储较差，但对于海量数据的存储和读取，对象存储的扩展性和整体性能更具优势。

- 在读取大量连续的视频文件时，对象存储可以利用其扁平的命名空间和数据管理方式，高效地顺序读取这些文件。

（三）扩展性

1、块存储

- 扩展性相对较差，当需要增加存储容量时，可能需要对存储系统进行复杂的配置和调整，如在传统的SAN存储系统中，添加新的磁盘阵列可能需要重新配置网络、存储控制器等设备。

- 块存储的扩展性还受到连接协议和存储架构的限制，基于光纤通道的块存储系统，扩展时可能需要考虑光纤通道交换机的端口容量等因素。

2、对象存储

- 具有很强的扩展性，可以轻松地通过添加存储节点来增加存储容量，对象存储的分布式架构使得它能够适应大规模数据的增长，不需要对现有数据进行大规模的迁移或重新组织。

- 在一个基于Ceph对象存储的系统中，当存储容量不足时，可以简单地添加新的Ceph节点来扩展存储容量。

（四）数据管理和安全性

1、块存储

- 数据管理主要依赖于文件系统，文件系统负责文件到块的映射、块的分配等工作，在安全性方面，块存储通常通过访问控制列表（ACL）等方式在文件系统或操作系统层面进行安全管理。

- 在Windows操作系统下的NTFS文件系统中，可以通过设置文件和文件夹的ACL来控制用户对块存储上数据的访问权限。

2、对象存储

- 数据管理通过对象的元数据进行，元数据可以方便地对对象进行分类、搜索和权限管理，对象存储在安全性方面可以通过对象级别的访问控制来实现，根据对象的元数据设置不同的访问权限。

- 在一个企业的对象存储系统中，可以根据部门设置对象的访问权限，不同部门只能访问和操作属于自己部门的对象。

（五）成本效益

1、块存储

- 对于高性能要求的小容量存储场景，块存储可能具有成本效益，在企业的关键数据库存储中，虽然块存储设备的成本相对较高，但由于其高性能可以满足数据库的运行要求，从整体业务的角度来看是值得的。

- 随着存储容量的增加，块存储的成本会快速上升，因为块存储设备的扩容相对复杂且昂贵。

2、对象存储

- 对于海量数据存储场景，对象存储具有成本效益，对象存储可以利用廉价的大容量存储设备（如大容量硬盘）构建，并且其分布式架构可以降低硬件故障对数据的影响。

- 在互联网企业存储用户生成内容（UGC）时，对象存储可以以较低的成本提供大规模的存储服务。

块存储和对象存储在数据结构、性能特点、扩展性、数据管理、安全性和成本效益等方面存在着显著的区别，企业和开发者在选择存储方案时，需要根据自身的应用场景、数据规模、性能要求、成本预算等因素进行综合考虑，对于对读写性能要求极高、数据量相对较小的应用，如企业级数据库和虚拟化环境中的磁盘存储，块存储是较好的选择；而对于海量数据存储、对扩展性和成本效益要求较高的应用，如互联网企业存储用户上传的照片和视频、云存储服务等，对象存储则具有明显的优势，随着技术的不断发展，块存储和对象存储也在不断融合和演进，未来可能会出现更多创新的存储解决方案。