前言

今天碰巧看到一篇介紹對象存儲概念的博客，感覺內容通俗易懂。現在做個簡單的筆記，其中修改了原文的部分內容和結構。

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對象存儲概述

什么是對象存儲？?

相對于存儲局域網（SAN）和網絡附加存儲（NAS）網絡存儲架構，對象存儲（Object-based Storage)是一種新的網絡存儲架構，基于對象存儲技術的設備就是對象存儲設備（Object-based Storage Device）簡稱 OSD。總體上來講，對象存儲綜合了?NAS?和?SAN?的優點，同時具有?SAN?的高速直接訪問和?NAS?的分布式數據共享等優勢，提供了具有高性能、高可靠性、跨平臺以及安全的數據共享的存儲體系結構。

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對象存儲架構

核心是將數據通路（數據讀或寫）和控制通路（元數據）分離，并且基于對象存儲設備構建存儲系統，每個對象存儲設備是智能的，能夠自動管理其上的數據分布。對象存儲結構由對象存儲設備、元數據服務器、對象存儲系統的客戶端三部分組成。?

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對象?

對象是系統中數據存儲的基本單位，每個?Obeject?是數據和數據屬性集的綜合體，數據屬性可以根據應用的需求進行設置，包括數據分布、服務質量等。在傳統的存儲系統中用文件或塊作為基本的存儲單位，塊設備要記錄每個存儲數據塊在設備上的位置。Object?維護自己的屬性，從而簡化了存儲系統的管理任務，增加了靈活性。Object?的大小可以不同，可以包含整個數據結構，如文件、數據表項等。在存儲設備中，所有對象都有一個對象標識，通過對象標識?OSD?命令訪問對象。通常由多種類型的對象，存儲設備上的根對象標識存儲設備和該設備的各種屬性，組對象是存儲設備上共享資源管理策略的對象集合等。?

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對象存儲設備?

每個 OSD 都是一個智能設備，具有自己的存儲介質、處理器、內存以及網絡系統等，負責管理本地的?Object，是對象存儲系統的核心。OSD?同塊設備的不同不在于存儲介質，而在于兩者提供的訪問接口。OSD?的主要功能包括數據存儲和安全訪問、目前國際上通常采用刀片式結構實現對象存儲設備。OSD 提供三個主要功能：?
(1)?數據存儲：OSD?管理對象數據，并將它們放置在標準的磁盤系統上，OSD 不提供接口訪問方式，Client?請求數據時用對象ID、偏移進行數據讀寫。?
(2) 智能分布：OSD?用其自身的?CPU?和內存優化數據分布，并支持數據的預取。由于?OSD?可以智能地支持對象的預取，從而可以優化磁盤的性能。?
(3) 每個對象數據的管理：OSD?管理存儲在其上對象的元數據，該元數據與傳統的?inode?元數據相似，通常包括對象的數據塊和對象的長度。而在傳統的?NAS?系統中，這些元數據是由文件服務器提供的，對象存儲架構將系統中主要的元數據管理工作由?OSD?來完成，降低了?Client?的開銷。?

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元數據服務器（Metadata Server，MDS）?

MDS?控制?Client?與?OSD?對象的交互，為客戶端提供元數據，主要是文件的邏輯視圖，包括文件與目錄的組織關系、每個文件所對應的?OSD?等。主要提供以下幾個功能：?
(1) 對象存儲訪問：MDS?構造、管理描述每個文件分布的視圖，允許?Client?直接訪問對象。MDS?為?Client?提供訪問該文件所含對象的權限，OSD?在接收到每個請求時先驗證該權限，然后才可以訪問。?
(2) 文件和目錄訪問管理：MDS?在存儲系統上構建一個文件結構，包括限額控制、目錄和文件的創建和刪除、訪問控制等。?
(3) Client Cache一致性：為了提高?Client?性能，在對象存儲系統設計時通常支持?Client?的?Cache。由于引入?Client?方的?Cache，帶來了?Cache?一致性的問題，MDS支持基于?Client?的文件?Cache，當?Cache?的文件發生改變時，將通知?Client?刷新Cache，從而防止?Cache?不一致引發的問提。?

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對象存儲系統的客戶端

為了有效支持?Client?支持訪問?OSD?上的對象，需要在計算節點實現對象存儲系統的?Client。現有的應用對數據的訪問大部分都是通過?POSIX?文件方式進行的，同時為了提高性能，也具有對數據的?Cache?功能和文件的條帶功能。同時，文件系統必須維護不同客戶端上?Cache?的一致性，保證文件系統的數據一致。文件系統訪問流程：?
(1) 客戶端應用發出讀請求；?
(2) 文件系統向元數據服務器發送請求，獲取要讀取的數據所在的?OSD；?
(3) 然后直接向每個?OSD?發送數據讀取請求；?
(4) OSD?得到請求后，判斷要讀取的?Object，并根據此?Object?的認證方式，對客戶端進行認證，如果客戶端得到了授權，則將?Object?的數據返回給客戶端；?
(5) 文件系統收到?OSD?返回的數據以后，讀操作完成。

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對象存儲文件系統的關鍵技術?

分布元數據?

(1) 為計算結點提供一個存儲數據的邏輯視圖（Virtual File System，VFS層），文件名列表及目錄結構。?
(2) 組織物理存儲介質的數據分布（inode層）。對象存儲結構將存儲數據的邏輯視圖與物理視圖分開，并將負載分布，避免元數據服務器引起的瓶頸（如NAS系統）。元數據的?VFS?部分通常是元數據服務器的?10% 的負載，剩下的?90% 工作（inode部分）是在存儲介質塊的數據物理分布上完成的。在對象存儲結構，inode?工作分布到每個智能的?OSD，每個?OSD?負責管理數據分布和檢索，這樣?90%?的元數據管理工作分布到智能的存儲設備，從而提高了系統元數據管理的性能。另外，分布的元數據管理，在增加更多的?OSD?到系統中時，可以同時增加元數據的性能和系統存儲容量。

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并發數據訪問

對象存儲體系結構定義了一個新的、更加智能的磁盤接口?OSD。OSD?是與網絡連接的設備，它自身包含存儲介質，如磁盤或磁帶，并且足夠的智能，可以管理本地存儲的數據。計算結點直接與?OSD?通信，訪問它存儲的數據，由于?OSD?很智能，所以不需要文件服務器的介入。如果將文件系統的數據分布在多個?OSD?上，則聚合I/O速率和數據吞吐率將線性增長，對絕大多數?Linux?集群應用來說，持續的I/O聚合帶寬和吞吐率對較多數目的計算結點是非常重要的。對象存儲結構提供的性能非常好，如?ActiveScale?對象存儲文件系統的帶寬可以達到 10GB/s。

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轉載自：https://blog.csdn.net/liuaigui/article/details/17973039

總結

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