块存储 文件存储 对象存储差别，块存储和对象存储哪个最底层

***：块存储、文件存储和对象存储存在差别。块存储将数据存储在块设备中，像硬盘分区，提供低级别存储，适合数据库等对性能要求高的场景；文件存储以文件和文件夹形式存储数据，便于共享，适用于多人协作的办公环境等；对象存储以对象形式存数据，有元数据标识，适合海量数据存储。块存储比对象存储更底层，块存储直接操作存储设备，而对象存储基于块存储或其他存储构建。

本文目录导读：

1. 块存储
2. 文件存储
3. 对象存储
4. 关于最底层的分析

《深入探究块存储、文件存储和对象存储：谁才是最底层的存储架构？》

在当今的存储技术领域，块存储、文件存储和对象存储是三种主要的存储类型，它们各自具有独特的特点、应用场景和架构设计，在不同的信息技术环境中发挥着重要作用，要确定哪个是最底层的存储方式，需要深入剖析它们的基本原理、数据组织结构、读写操作方式以及与底层硬件和上层应用的交互关系等多方面因素。

块存储

（一）基本原理

块存储将存储设备（如磁盘）划分为固定大小的块，通常每个块的大小在512字节到数兆字节之间，服务器通过底层的存储协议（如SCSI、iSCSI等）直接访问这些块，在块存储中，存储系统只负责存储这些块，而不关心块内的数据结构或者文件系统相关的元数据。

（二）数据组织结构

数据以块为单位进行存储，没有特定的文件或对象概念，这些块在磁盘上的布局可以是连续的，也可以是分散的，具体取决于存储系统的分配策略和磁盘的使用历史，在传统的机械硬盘中，为了提高读写性能，存储系统可能会尽量将相关的块分配在相邻的磁道上。

（三）读写操作

1、读操作

- 当服务器发起读请求时，它会指定要读取的块的地址（例如LBA - 逻辑块地址），存储系统根据这个地址定位到对应的块，并将块中的数据返回给服务器，这种操作非常直接，速度较快，尤其是对于连续的块读取。

- 如果要读取的数据分散在多个不连续的块中，可能会导致磁盘寻道时间增加，从而影响读取速度，在固态硬盘（SSD）中，由于没有机械寻道的问题，这种不连续块读取的性能损失相对较小。

2、写操作

- 写操作类似，服务器将数据发送到指定的块地址，对于需要更新的数据，如果新数据的大小与原块大小相同，存储系统可以直接覆盖写入，但如果新数据大小不同，可能会涉及到块的重新分配和数据迁移等操作。

（四）与底层硬件的关系

块存储与底层硬件的联系非常紧密，它直接依赖于存储设备的物理特性，如磁盘的扇区大小、磁道布局等，在传统的磁盘阵列（RAID）中，块存储是基础，RAID 0通过将数据条带化到多个磁盘的块上，提高了读写性能；RAID 1通过镜像块的方式实现数据冗余。

（五）应用场景

1、数据库应用

- 数据库管理系统（DBMS）如Oracle、MySQL等对块存储有很好的支持，数据库将数据存储在块中，通过直接访问这些块来实现快速的数据读写，对于数据库的事务处理、索引操作等，块存储的低延迟和高吞吐量特性非常关键。

2、企业级服务器虚拟化

- 在服务器虚拟化环境中，如VMware、Hyper - V等，块存储被用于存储虚拟机的磁盘镜像，每个虚拟机的磁盘被视为一系列的块，虚拟机操作系统在这些块上构建自己的文件系统，这种方式可以高效地利用存储资源，并且方便进行磁盘的克隆、快照等操作。

文件存储

（一）基本原理

文件存储是一种基于文件系统的存储方式，它在存储设备上构建了一个层次化的文件系统结构，包括目录、文件等概念，文件存储将数据组织成文件和文件夹的形式，用户和应用程序通过文件路径来访问和操作数据。

（二）数据组织结构

1、文件系统元数据

- 文件存储包含大量的元数据，如文件的名称、大小、创建时间、修改时间、权限信息等，这些元数据与文件数据本身分开存储，通常在文件系统的特定区域，如inode（在类Unix文件系统中）。

- 元数据对于文件的管理和访问控制至关重要，通过权限信息可以确定哪些用户或组能够读取、写入或执行特定的文件。

2、文件和目录结构

- 文件存储将数据组织成树形结构的目录和文件，文件可以包含各种类型的数据，如文本、图像、音频等，目录用于对文件进行分类和组织，方便用户查找和管理文件。

（三）读写操作

1、读操作

- 当用户或应用程序请求读取一个文件时，文件存储首先根据文件路径查找文件的元数据，确定文件在磁盘上的存储位置（通过inode中的指针信息），从相应的磁盘位置读取文件数据。

- 这种操作相对复杂，因为涉及到元数据的查找和解析，文件系统通常会缓存经常访问的文件元数据和数据，以提高读取速度。

2、写操作

- 写操作需要更新文件的元数据（如文件大小、修改时间等）和文件数据本身，如果文件需要扩展，可能会涉及到磁盘空间的重新分配，例如在文件系统中寻找空闲的磁盘块来存储新增加的数据。

（四）与底层硬件的关系

文件存储建立在块存储之上，它利用块存储提供的物理存储块来构建文件系统，文件系统需要将文件和目录结构映射到块存储的块上，不同的文件系统（如NTFS、ext4等）有不同的映射和管理方式，NTFS文件系统在Windows操作系统中对大容量存储设备有较好的支持，而ext4在Linux系统中广泛应用。

（五）应用场景

1、企业文件共享和协作

- 文件存储非常适合企业内部的文件共享和协作需求，员工可以通过网络文件系统（如Windows共享文件夹、NFS等）访问共享的文件和文件夹，方便进行文档的编辑、共享和版本控制。

2、办公自动化应用

- 在办公自动化环境中，如Microsoft Office套件的使用，文件存储是基本的存储方式，用户创建、编辑和保存各种办公文档（如Word文档、Excel表格等）到文件存储系统中。

对象存储

（一）基本原理

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、对象元数据和一个全局唯一的标识符（Object ID），对象存储系统不依赖于传统的文件系统结构，而是通过对象元数据来描述对象的各种属性，如对象的大小、创建日期、所有者等。

（二）数据组织结构

1、对象

- 对象是对象存储中的基本单元，对象的数据可以是任意类型的，如视频、图像、文档等，与文件存储不同，对象没有传统文件系统中的目录层次结构，而是通过对象元数据中的信息进行分类和检索。

2、对象存储桶（Bucket）

- 对象存储通常将对象组织在存储桶中，存储桶类似于文件系统中的目录，但它没有文件系统那样严格的层次结构，一个存储桶可以包含大量的对象，并且可以对存储桶设置访问权限、存储策略等。

（三）读写操作

1、读操作

- 当需要读取一个对象时，客户端通过对象的唯一标识符向对象存储系统发送请求，对象存储系统根据标识符查找对象的元数据和存储位置，然后将对象数据返回给客户端，由于对象存储系统通常采用分布式架构，查找和读取对象可能涉及到多个存储节点的协作。

2、写操作

- 写操作时，客户端将对象（包括数据和元数据）发送到对象存储系统，对象存储系统根据预先设定的存储策略（如数据分布策略、冗余策略等）将对象存储到合适的存储节点上，并更新相关的元数据。

（四）与底层硬件的关系

对象存储可以构建在多种底层硬件之上，包括传统的磁盘存储、固态硬盘，甚至是磁带存储（用于归档目的），对象存储系统通过软件层将这些底层硬件资源整合起来，形成一个统一的存储资源池，它可以根据对象的特性（如访问频率、数据重要性等）将对象分布到不同的硬件存储介质上。

（五）应用场景

1、海量数据存储和归档

- 对象存储非常适合存储海量的数据，如互联网公司的用户数据（包括用户上传的照片、视频等）、科研数据、企业的历史数据等，对象存储的可扩展性和低成本特性使其成为大数据存储和归档的理想选择。

2、云计算中的存储服务

- 在云计算环境中，如Amazon S3、Google Cloud Storage等，对象存储是提供存储服务的重要方式，云服务提供商通过对象存储为用户提供可扩展、高可靠的存储资源，用户可以根据自己的需求租用存储容量。

关于最底层的分析

（一）从物理存储角度

1、块存储

- 从与物理存储设备的直接关联来看，块存储是最接近底层的，它直接操作存储设备的物理块，是构建其他存储方式（如文件存储和对象存储）的基础，在没有文件系统或对象管理概念的情况下，块存储可以直接对磁盘等存储介质进行数据的读写操作。

- 在磁盘初始化阶段，首先是将磁盘划分为块，然后才可以在这些块的基础上构建文件系统或者对象存储的底层结构。

2、文件存储和对象存储

- 文件存储是在块存储之上构建的，它通过文件系统将块组织成文件和目录结构，文件存储依赖于块存储提供的物理块来存储文件数据和元数据。

- 对象存储虽然有自己独特的对象和存储桶结构，但它同样需要底层的物理存储来实际存储对象数据，对象存储可以利用块存储或者其他存储技术作为其底层的物理存储基础。

（二）从数据管理角度

1、块存储

- 块存储在数据管理方面相对简单，只关注块的存储和读写，不涉及文件或对象的语义，它没有文件存储中的文件元数据管理，也没有对象存储中的对象元数据管理，这种简单性使得块存储在一些对性能要求极高、对数据结构要求简单的场景下（如数据库的裸设备存储）非常适用。

2、文件存储

- 文件存储通过文件系统的元数据对文件进行管理，这种管理方式在一定程度上增加了数据管理的复杂性，但也提供了方便用户使用的文件和目录结构，文件存储更侧重于用户和应用程序对文件的访问和操作，从数据管理角度看，它比块存储更高级一些。

3、对象存储

- 对象存储的对象元数据管理更加灵活和丰富，它可以根据对象的各种属性进行数据的分类、检索和存储策略的制定，对象存储从数据管理角度来看，是一种相对独立和高级的存储方式，它与传统的文件系统有较大的区别，更适合于大规模数据的存储和管理需求。

（三）从应用场景角度

1、块存储

- 块存储主要应用于对性能要求极高、对数据结构要求简单的场景，如数据库、服务器虚拟化等，这些场景需要直接访问物理存储块以实现快速的数据读写和高效的资源利用。

2、文件存储

- 文件存储适用于企业内部的文件共享、办公自动化等场景，这些场景需要基于文件和目录结构进行数据的管理和用户的访问控制。

3、对象存储

- 对象存储主要应用于海量数据存储、云计算存储服务等场景，这些场景需要可扩展性、低成本和灵活的数据管理方式。

从以上分析可以看出，从最底层的物理存储角度，块存储是最接近底层的存储方式，它为文件存储和对象存储提供了基本的物理存储基础，从数据管理和应用场景的角度来看，三种存储方式各有其独特的地位和作用，不能简单地说哪一种是最底层的，而是它们共同构成了现代存储技术的多层次架构。