对象存储系统

数据共享的存储体系结构

对象存储系统（Object-Based Storage System）是综合了NAS和SAN的优点，同时具有SAN的高速直接访问和NAS的数据共享等优势，提供了高可靠性、跨平台性以及安全的数据共享的存储体系结构。

对象存储系统组成

对象(Object)

包含了文件数据以及相关的属性信息，可以进行自我管理

OSD（Object-based Storage Device）

一个智能设备，是Object的集合

文件系统

文件系统运行在客户端上，将应用程序的文件系统请求传输到MDS和OSD上

元数据服务器(Metadata Server，MDS)

系统提供元数据、Cache一致性等服务

网络连接

1. 对象（Object）

对象存储的基本单元。每个Object是数据和数据属性集的综合体。数据属性可以根据应用的需求进行设置，包括数据分布、服务质量等。在传统的存储中，块设备要记录每个存储数据块在设备上的位置。Object维护自己的属性，从而简化了存储系统的管理任务，增加了灵活性。Object的大小可以不同，可以包含整个数据结构，如文件、数据库表项等。

2、OSD（Object-based Storage Device）

每个OSD都是一个智能设备，具有自己的存储介质、处理器、内存以及网络系统等，负责管理本地的Object，是对象存储系统的核心。OSD同块设备的不同不在于存储介质，而在于两者提供的访问接口。

OSD的主要功能

数据存储和安全访问

OSD使用Object对所保存的数据进行管理。它将数据存放到磁盘的磁道和扇区，将若干磁道和扇区组合起来构成Object，并且通过此Object向外界提供对数据的访问。每个Object同传统的文件相似，使用同文件类似的访问接口，包括Open、Read、Write等。但是两者并不相同，每个Object可能包括若干个文件，也可能是某个文件的一部分，且是独立于操作系统的。除了具体的用户数据外，OSD还记录了每个Object的属性信息，主要是物理视图信息。将这些信息放到OSD上，大大减轻了元数据服务器的负担，增强了整个存储系统的并行访问性能和可扩展性。

3、文件系统

文件系统对用户的文件操作进行解释，并在元数据服务器和OSD间通信，完成所请求的操作。

现有的应用对数据的访问大部分都是通过POSIX文件方式进行的，对象存储系统提供给用户的也是标准的POSIX文件访问接口。

接口具有和通用文件系统相同的访问方式，同时为了提高性能，也具有对数据的Cache功能和文件的条带功能。

同时，文件系统必须维护不同客户端上Cache的一致性，保证文件系统的数据一致

文件系统读访问实例：

客户端应用发出读请求;

文件系统向元数据服务器发送请求，获取要读取的数据所在的OSD;

然后直接向每个OSD发送数据读取请求；

OSD得到请求以后，判断要读取的Object，并根据此Object要求的认证方式，对客户端进行认证，如果此客户端得到授权，则将Object的数据返回给客户端；

文件系统收到OSD返回的数据以后，读操作完成。

4.元数据服务器 (Metadata Server)

为客户端提供元数据，主要是文件的逻辑视图，包括文件与目录的组织关系、每个文件所对应的OSD等。

在传统的文件系统中，元数据由本机或者文件服务器负责维护，每次对数据块的操作都要获取元数据。

在对象存储系统中，由于每次操作只有一次对元数据的访问，具体的数据传输都由OSD和客户端通过直接连接进行，大大减少了元数据的操作，降低了元数据服务器的负担，从而为系统的扩展提供了可能性。

特点

客户端采用Cache来缓存数据

当多个客户端同时访问某些数据时，MDS提供分布的锁机制来确保Cache的一致性。

5. 网络连接

为客户端提供认证

为了增强系统的安全性，MDS为客户端提供认证方式。OSD将依据MDS的认证来决定是否为客户端提供服务。

网络连接是对象存储系统的重要组成部分。它将客户端、MDS和OSD连接起来，构成了一个完整的系统。

与传统存储的比较

有大量的基于块和基于文件的存储系统可供选择，一个明显的问题是，我们为什么需要另外一种存储技术呢？块和文件都是成熟且经过验证的，所以也许看起来好像他们可以增强以满足日益增长的分布式云计算生态系统的需求。

基于块的存储系统，磁盘块通过底层存储协议访问，像SCSI命令，开销很小而且没有其它额外的抽象层。这是访问磁盘数据最快的方式，所有高级别的任务，像多用户访问、共享、锁定和安全通常由操作系统负责。换句话讲，基于块的存储关心所有底层的问题，但其它事情都要依靠高层的应用程序实现。所有的对象存储拥有基于块存储的节点，利用对象存储软件集合提供所有其它的功能。

基于块的存储系统是对象存储系统的补充，而基于文件的存储系统一般被认为是直接的竞争者。横向扩展的NAS系统的关键属性就是扩展性，对象存储也是这样，通过增加节点实现水平扩展。但由于NAS系统是基于分层文件结构的有限的命名空间，它们对于有着接近无限扩展能力的、具有扁平结构的纯对象存储来讲，所受的约束更多，对象存储仅受到对象ID的位数限制。尽管限制多多，但横向扩展的NAS系统仍然具备对象存储的诸多特性，而其欠缺的功能，像对于表征状态转移（REST）协议的支持，厂商们正在快速的完善中，这样他们就可以把横向扩展的NAS系统划归到对象存储的类别中了。

特性

对象存储系统，可以在一个持久稳固且高度可用的系统中存储任意的对象，且独立于虚拟机实例之外。应用和用户可以在对象存储中使用简单的API访问数据；这些通常都基于表属性状态转移（REST）架构，但是也有面向编程语言的界面。

对象存储提供了数据上受限操作的访问控制。数据管理员可以在bucket层级上（类似于目录）或者对象层级上（类似目录中的文件）应用访问控制。存储对象的授权/认证通过云提供商的身份认证管理系统或者你的目录服务来管理。通过后者，可能有一个本地的目录，同基于云的目录服务同步，巩固所有的访问控制角色和进入单一注册库的特权。

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