对象存储与块存储的区别，对象存储和块存储文件存储的区别

***：对象存储、块存储和文件存储存在诸多区别。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，适合海量非结构化数据存储。块存储将数据存储在固定大小的块中，通常需要挂载到主机使用，在数据库等对性能要求高的场景应用多。文件存储以文件和文件夹形式组织数据，遵循特定文件系统协议，对共享文件访问较方便，三者在数据组织形式、应用场景等方面有着明显差异。

本文目录导读：

1. 概念层面的区别
2. 结构和架构的区别
3. 性能方面的区别
4. 应用场景的区别
5. 成本方面的区别
6. 安全性方面的区别

对象存储、块存储与文件存储：深度解析三者的区别

在当今的数据存储领域，对象存储、块存储和文件存储是三种常见的存储类型，随着云计算、大数据和人工智能等技术的飞速发展，不同的存储方式适用于不同的应用场景，理解它们之间的区别对于企业和开发者在选择合适的存储方案时至关重要，本文将详细探讨对象存储、块存储和文件存储在概念、结构、性能、应用场景等多方面的区别。

概念层面的区别

（一）对象存储

1、定义

- 对象存储是一种基于对象的存储系统，它将数据存储为对象，每个对象包含数据本身、元数据（描述数据的信息，如数据的创建时间、所有者、访问权限等）和一个全局唯一标识符（Object ID）。

- 在一个图片存储系统中，一张图片就是一个对象，这个对象不仅包含图片的二进制数据，还包含诸如拍摄时间、拍摄设备、图片分辨率等元数据，并且有一个唯一的ID用于在存储系统中标识它。

2、数据组织方式

- 对象存储以扁平的结构组织数据，没有传统文件系统中的目录层次结构，对象通过其唯一标识符进行访问，这种方式使得对象存储能够轻松处理海量的、非结构化的数据。

- 与传统文件系统相比，它不需要维护复杂的目录树结构，减少了因目录遍历等操作带来的开销。

（二）块存储

1、定义

- 块存储将数据存储为固定大小的块，通常在服务器和存储设备之间通过SCSI（Small Computer System Interface）或光纤通道等协议进行数据传输。

- 在一个企业级的数据库存储中，数据库的数据会被分割成一个个固定大小（如4KB或8KB）的块，存储在块存储设备上。

2、数据组织方式

- 块存储系统中的块是独立的逻辑单元，存储系统只负责存储这些块，而不关心块内的数据结构或含义，这些块可以被组合成文件系统、数据库等更高层次的结构，但在块存储层面，它们只是离散的存储单元。

（三）文件存储

1、定义

- 文件存储是一种基于文件和文件夹层次结构的存储方式，它遵循传统的文件系统概念，如FAT（File Allocation Table）、NTFS（New Technology File System）或ext4等。

- 在个人电脑的硬盘上，用户以文件和文件夹的形式存储文档、图片、视频等数据，这就是典型的文件存储。

2、数据组织方式

- 文件存储使用目录树结构来组织数据，文件被存储在文件夹中，文件夹可以嵌套形成多层次的结构，这种结构方便用户以熟悉的方式管理和访问数据，但在处理海量数据时，目录结构的维护可能会带来一定的性能开销。

结构和架构的区别

（一）对象存储

1、存储架构

- 对象存储系统通常由对象存储设备（Object - based Storage Device，OSD）、元数据服务器（Metadata Server）和客户端组成。

- 当客户端上传一个对象时，对象存储设备负责存储对象的数据部分，元数据服务器负责存储对象的元数据，元数据服务器通过对象的唯一标识符来管理和定位对象，当客户端请求访问一个对象时，首先查询元数据服务器获取对象的存储位置信息，然后直接从对象存储设备获取对象数据。

- 在亚马逊S3（Simple Storage Service）中，其背后就是这样的架构，S3的对象存储设备分布在多个数据中心，元数据服务器管理着海量对象的元数据，全球的用户通过AWS客户端或API访问存储在S3中的对象。

2、扩展性

- 对象存储具有高度的可扩展性，由于其扁平的结构和基于对象的设计，添加新的存储设备相对简单，新的对象存储设备可以轻松地加入到存储集群中，并且元数据服务器可以动态地管理新设备上存储的对象。

- 这种扩展性使得对象存储非常适合处理海量的、不断增长的数据，如互联网公司的用户数据、视频监控数据等。

（二）块存储

1、存储架构

- 块存储架构主要由存储区域网络（Storage Area Network，SAN）组成，包括存储设备（如磁盘阵列）、主机总线适配器（Host Bus Adapter，HBA）和交换机等网络设备。

- 在块存储中，主机通过HBA与SAN交换机连接，然后访问存储设备中的块，存储设备将数据存储为块，并根据主机的请求提供相应的块数据。

- 在企业数据中心中，数据库服务器通过FC - SAN（Fibre Channel - Storage Area Network）连接到磁盘阵列，数据库服务器发送请求获取特定的块数据，磁盘阵列根据请求查找并返回相应的块。

2、扩展性

- 块存储的扩展性相对复杂，扩展块存储通常需要对存储区域网络进行重新配置，如添加新的磁盘阵列、交换机等设备，并且需要确保新设备与现有设备的兼容性和数据一致性。

- 在企业环境中，扩展块存储可能涉及到停机时间和复杂的数据迁移过程，这对于业务连续性可能会产生一定的影响。

（三）文件存储

1、存储架构

- 文件存储架构基于网络附加存储（Network - Attached Storage，NAS）设备或文件服务器，NAS设备包含文件系统，它通过网络协议（如NFS（Network File System）或SMB（Server Message Block））向客户端提供文件级别的访问。

- 在办公室环境中，一台NAS设备连接到局域网，员工的电脑通过NFS或SMB协议访问NAS设备上的文件，文件存储系统负责管理文件和文件夹的存储、访问权限控制等功能。

2、扩展性

- 文件存储的扩展性取决于所使用的NAS设备或文件服务器的能力，一些高端的NAS设备支持在线扩展容量，但在扩展过程中可能需要考虑文件系统的兼容性和性能优化。

- 与对象存储相比，文件存储的扩展性相对有限，尤其是在处理海量数据时，可能会面临文件系统性能下降、目录结构过于复杂等问题。

性能方面的区别

（一）读写性能

1、对象存储

读性能

- 对象存储的读性能在处理大规模并发小文件读取时具有优势，由于对象存储采用扁平结构和基于对象ID的访问方式，对于大量小文件的随机读取，不需要像文件存储那样遍历复杂的目录结构，对于单个大文件的顺序读取，其性能可能不如块存储。

- 在一个存储海量日志文件（每个文件较小）的场景中，对象存储可以快速定位并读取所需的日志文件，因为它通过对象ID直接查找。

写性能

- 对象存储的写性能在处理非结构化数据写入时表现较好，对象存储将数据和元数据一起写入，元数据服务器可以快速分配对象ID并管理存储位置，但在高并发写入大量小对象时，可能会面临元数据服务器的性能瓶颈。

- 在一个视频监控系统中，不断有新的视频片段（作为对象）写入对象存储，当同时有大量摄像头写入时，元数据服务器可能需要处理大量的元数据更新操作。

2、块存储

读性能

- 块存储对于顺序读操作，特别是在读取数据库中的大块连续数据时，具有很高的性能，因为块存储直接提供对固定大小块的访问，数据库系统可以高效地读取所需的块数据，对于随机小文件读取，块存储的性能可能较差，因为它没有文件系统的目录结构优化。

- 在一个大型关系型数据库中，查询数据库表中的大量连续数据时，块存储可以快速提供所需的块，减少数据传输的延迟。

写性能

- 块存储的写性能在需要精确控制数据写入位置的场景下表现出色，如数据库的事务处理，它可以直接将数据写入特定的块位置，保证数据的一致性和完整性，在处理非结构化数据写入时，由于缺乏对象存储的元数据管理优势，可能会面临一些挑战。

- 在一个金融交易数据库中，每一笔交易数据需要准确地写入到特定的块中，块存储能够满足这种精确写入的要求。

3、文件存储

读性能

- 文件存储的读性能在处理熟悉文件结构的用户操作时表现较好，当用户按照文件系统的层次结构查找文件时，如果文件系统的缓存机制良好，能够快速定位并读取文件，但在处理大规模并发读取时，尤其是读取大量小文件时，文件存储可能会因为目录遍历等操作而性能下降。

- 在一个办公室共享文件夹中，员工查找自己经常访问的文档时，文件存储可以利用缓存快速提供文件，但如果有大量员工同时查找不同的小文件，性能可能会受到影响。

写性能

- 文件存储的写性能在处理常规文件的写入时较为稳定，但在处理海量非结构化数据写入时，可能会受到文件系统的限制，文件系统需要维护目录结构和文件元数据，这在高并发写入时可能会导致性能瓶颈。

- 在一个多人协作编辑文档的场景中，文件存储可以较好地处理文档的写入操作，但如果是大量的视频、图片等非结构化数据同时写入，性能可能会下降。

（二）延迟和吞吐量

1、对象存储

- 对象存储的延迟相对较高，尤其是在首次访问对象时，因为需要查询元数据服务器获取对象位置信息，但在大规模数据传输时，对象存储可以提供较高的吞吐量，尤其是在处理海量非结构化数据的场景下。

- 在从对象存储中下载一个大型视频文件时，一旦元数据查询完成，数据传输可以以较高的速度进行，实现较高的吞吐量。

2、块存储

- 块存储的延迟较低，特别是在本地连接或高速网络连接的情况下，它能够提供高吞吐量的顺序读写操作，适合于对延迟敏感的应用，如数据库事务处理。

- 在企业级数据库应用中，块存储通过低延迟和高吞吐量保证数据库的高效运行。

3、文件存储

- 文件存储的延迟和吞吐量取决于网络状况和文件系统的性能，在局域网环境下，文件存储可以提供较低的延迟和较高的吞吐量，但在广域网环境或处理大量并发操作时，性能可能会下降。

- 在办公室内部的文件共享中，通过高速局域网连接的文件存储可以快速响应文件访问请求，但如果通过广域网远程访问，延迟可能会增加，吞吐量也会降低。

应用场景的区别

（一）对象存储

1、大数据和云存储

- 对象存储非常适合大数据存储，如互联网公司存储用户行为数据、日志数据等海量的非结构化数据，在云存储服务中，如亚马逊S3、阿里云OSS等，对象存储是主要的存储方式，这些云存储服务为全球的企业和开发者提供了可扩展、低成本的存储解决方案。

- 一家电商公司可以使用对象存储来存储用户的订单历史、浏览记录等数据，以便进行数据分析和个性化推荐。

2、内容分发网络（CDN）

- 对象存储是CDN的理想存储后端，CDN提供商将内容（如图片、视频等）存储在对象存储中，然后根据用户的地理位置将内容分发到离用户最近的边缘节点，对象存储的扁平结构和可扩展性使得CDN能够高效地管理和分发海量的内容。

- 视频流媒体平台将视频文件存储在对象存储中，通过CDN将视频快速分发到全球的观众。

（二）块存储

1、企业级数据库存储

- 块存储是企业级数据库（如Oracle、SQL Server等）的首选存储方式，数据库需要对数据进行精确的读写操作，块存储能够满足这种需求，它可以提供高可靠性、低延迟和高吞吐量的存储服务，保证数据库的稳定运行。

- 在银行的核心业务系统中，数据库存储在块存储设备上，以确保每一笔金融交易数据的准确存储和快速处理。

2、虚拟化环境

- 在虚拟化环境中，块存储用于为虚拟机提供存储，虚拟机需要快速、可靠的存储来运行操作系统和应用程序，块存储的性能和灵活性使其成为虚拟化环境的重要组成部分。

- 在企业的数据中心中，通过VMware或Hyper - V等虚拟化平台创建的虚拟机使用块存储来存储虚拟机的磁盘镜像等数据。

（三）文件存储

1、办公环境和文件共享

- 文件存储最适合办公环境中的文件共享和协作，员工可以方便地在共享文件夹中存储、访问和编辑文档、电子表格等文件，文件存储提供了熟悉的文件系统界面，方便用户进行文件管理。

- 在一家广告公司中，员工通过办公室的NAS设备共享创意文档、设计素材等文件，进行项目协作。

2、多媒体编辑和存储

- 在多媒体行业，文件存储用于存储音频、视频等多媒体文件，虽然对象存储也可以存储多媒体文件，但在多媒体编辑过程中，文件存储的文件系统结构更便于编辑人员进行文件的查找、修改和管理。

- 在一家影视制作公司中，制作人员将拍摄的视频素材存储在文件存储设备上，以便进行后期的剪辑、特效制作等工作。

成本方面的区别

（一）对象存储

1、硬件成本

- 对象存储通常基于廉价的大容量磁盘构建，因为它不需要像块存储那样追求极致的读写性能，这使得对象存储在硬件采购方面成本相对较低。

- 使用普通的SATA磁盘构建对象存储系统，可以在满足存储需求的同时降低硬件成本。

2、管理成本

- 对象存储的管理成本相对较低，由于其结构简单，不需要复杂的文件系统管理和块设备配置，对象存储的可扩展性使得管理大规模数据存储更加容易，减少了人力成本。

- 在一个拥有海量用户数据存储需求的互联网公司，使用对象存储可以减少存储管理团队的工作量，降低管理成本。

（二）块存储

1、硬件成本

- 块存储为了满足高性能要求，往往需要使用高性能的磁盘，如SAS（Serial Attached SCSI）磁盘或固态硬盘（SSD），这些高性能磁盘的成本较高，增加了块存储的硬件成本。

- 在企业级数据库存储中，为了保证数据库的读写性能，使用SSD构建块存储设备，这使得硬件成本大幅上升。

2、管理成本

- 块存储的管理成本较高，它需要专业的存储管理员来配置和维护存储区域网络（SAN），包括磁盘阵列的设置、网络设备的管理等，在扩展块存储时，需要进行复杂的规划和操作，这也增加了管理成本。

- 在大型企业的数据中心中，维护块存储系统需要一个专业的团队，他们需要不断地监控和优化块存储的性能，这带来了较高的管理成本。

（三）文件存储

1、硬件成本

- 文件存储的硬件成本取决于所使用的设备，如果使用普通的NAS设备，硬件成本相对较低，但如果需要高端的文件存储解决方案，如支持高并发访问和大容量存储的企业级NAS设备，成本会相应增加。

- 小型办公室使用一台入门级的NAS设备进行文件存储，硬件成本较低，但大型企业的文件存储中心可能需要购买昂贵的企业级NAS设备。

2、管理成本

- 文件存储的管理成本主要在于文件系统的维护和用户权限的管理，虽然不像块存储那样需要复杂的SAN管理，但在处理大量用户和文件时，文件系统的优化和安全管理也需要一定的人力成本。

- 在一个拥有众多员工的企业中，确保文件存储中的文件安全、合理分配用户访问权限等工作需要专人负责，这增加了管理成本。

安全性方面的区别

（一）对象存储

1、数据加密

- 对象存储通常支持在对象级别进行数据加密，用户可以在上传对象时对数据进行加密，对象存储系统会存储加密后的对象数据和元数据，在访问对象时，需要进行解密操作。

- 在医疗保健行业，存储患者的敏感医疗数据时，可以使用对象存储的加密功能来保护数据的安全性。

2、访问控制

- 对象存储通过基于角色的访问控制（Role - Based Access Control，RBAC）等机制来管理对象的访问权限，可以为不同的用户或用户组分配不同的角色，从而控制对对象的读、写、删除等操作。

- 在一个企业的云存储应用中，研发部门的员工可以有读写对象的权限，而市场部门的员工可能只有读对象的权限。

（二）块存储

1、数据加密

- 块存储也可以实现数据加密，通常是在块设备级别或通过存储管理软件进行加密，这种加密方式可以保护块存储中的数据在传输和存储过程中的安全性。

- 在企业的敏感数据存储中，对存储数据库数据的块存储设备进行加密，防止数据泄露。

2、访问控制

- 块存储的访问控制主要通过存储区域网络（SAN）的访问控制机制实现，只有授权的主机才能访问特定的块存储设备，并且可以在主机和存储设备之间设置访问权限，如读、写等操作。

- 在企业数据中心中，只有特定的数据库服务器被授权访问存储数据库数据的块存储设备。

（三）文件存储

1、数据加密

- 文件存储可以对文件和文件夹进行加密，一些文件系统支持透明加密