对象存储VS块存储

Posted 2020-08-26

        在今天的IT环境中，云计算已经作为一个时代的代名词，而在云的存储基础设施中，对象存储和块存储是两个最基本的存储形式，也是各家云提供商最常提供的两种基础存储服务。那么对象存储与块存储有什么联系和区别呢，下面我将从基础层面为各位看官慢慢道来。

       通常意义上来说，对象存储也就是键值存储，一般提供使用HTTP协议通过简单的PUT 、GET等接口，适合在云环境中进行大规模的非结构化数据存储使用。而块存储主要指能够模拟或表现为计算机裸盘，能够被计算主机当做硬盘使用的存储形式。从这个角度看，对象存储和块存储并没有什么联系，我们看下图：

        我们将一盘硬盘连续的地址划分成等大小的若干小块，然后我们将每个小块等同为对象存储的一个对象，那么是不是说多个对象就能构建一个块呢？的确，在当前的分布式块存储中一般是采用分布式对象存储为基础的，如VMware的VSAN、华为的FusionStorage都是使用这样的方式，而开源的Ceph更是将其底层的统一对象存储平台Rados作为其基础，在上面封装有块、文件和对象三种接口。那我们不禁会问，块存储与对象存储只是一种接口形式，而底层都可以使用一种存储架构时，这样的架构能够满足我们的需要吗？这样的架构又是否完美呢？

       现在我们不直接分析架构的技术细节，先阐述下块存储和对象存储不同的应用场景和不同的应用诉求。

       对于存储一般有两个最基本的诉求，即容量和性能。而这两个诉求通常是鱼和熊掌不可兼得的，如下图所示。

        对于对象存储一般要求较大的容量和很好的扩展性，而块存储则对性能要求比较高，对容量要求次之。值得一提的是，这里所说的块存储对容量的要求不是指块存储的总容量要求不高，而是指提供给单个计算主机的容量要求是有限的，如提供给一个计算主机一般1-5T就能满足绝大部分的需求。那么在这样的需求下我们就可以对块存储进行分而治之。

       我们知道，对容量的不同诉求会引出一个并发访问的基本问题。对象存储一般对所有用户是全局并发控制的，即各个不同的客户端可能同时需要访问一个对象，所以对每个对象都需要有严格的并发控制，例如，对每个对象都有严格的读写锁的处理。而块存储的一个块只提供给一个计算主机使用，对块存储的并发控制就可以交给计算主机本身。所以底层即使使用对象存储实现，也无需再对对象存储中的每个对象进行并发处理，只要在架构上保证一个对象只提供给一个计算主机使用就可以了。

       当对象存储作为块存储的底层，这时一般块存储会分成等大小的若干个对象，一般的分布式软件实现时为1M到4M。而对象存储中的划分则大小不等，从而导致同样的存储空间下，可能块存储需要100万级别的对象就能满足时，对象存储往往会需要比这个数值高出多个数量级的对象，这样的潜在需求必然会导致在元数据处理上实现架构的不同。

       由于在块存储中对存储的IOPS要求比较高，一般会使用高性能的SSD作为其底层存储介质。而对象存储一般直接采用大容量的机械硬盘，不同性能的存储介质会使得上层的软件架构采用不同的实现方式。对于一般的机械硬盘，我们通常需要通过IO聚合合并、电梯算法等方法来提高其性能，在这样的存储架构中我们需要做的很多。而对于较快的存储介质，在软件层我们应该尽量做的更少，从而简化IO路径来提高其基本性能，并降低其对CPU的使用。所以，我们可以得出结论，机械硬盘的存储介质需要软件层面做的很多来提高性能，而SSD需要软件层面做的更少来发挥介质本身的性能。

       总之，块存储和对象存储拥有不同的诉求，在并发控制，容量需求，元数据处理和不同介质下对软件的处理下都会不同。所以，使用对象存储作为块存储的底层也需要有针对性的优化和处理，没有通用的完美架构。

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