对象存储和块存储区别 简单理解，块存储和对象存储哪个最底层比较好

***：探讨对象存储与块存储的区别，以及比较二者哪一个在底层更具优势。块存储将数据存储在块设备中，以块为单位进行操作，适合对存储性能要求高的场景，如数据库应用。对象存储以对象为基本单位，包含数据和元数据等，具有易于扩展、便于管理海量数据等优点，适用于云计算、大数据存储等。二者底层特性各有千秋，具体哪个更好取决于应用场景需求。

本文目录导读：

1. 块存储与对象存储的基本概念
2. 底层架构的区别
3. 性能方面的底层比较
4. 数据管理和安全性的底层比较
5. 成本效益的底层比较
6. 适用场景的底层比较

《块存储与对象存储：底层特性对比与优劣分析》

块存储与对象存储的基本概念

（一）块存储

块存储将数据存储在固定大小的块中，每个块都有自己的地址，服务器通过块存储协议（如iSCSI、FC等）直接访问这些块，在块存储中，存储系统将物理存储设备（如磁盘）划分为一个个逻辑块，主机操作系统可以像管理本地磁盘一样对这些块进行操作，包括格式化、创建文件系统等。

（二）对象存储

对象存储则以对象为基本单位进行数据存储，一个对象包含数据本身、元数据（如对象的大小、创建时间、所有者等）以及一个全局唯一的标识符（Object ID），对象存储系统通过RESTful API或者其他自定义的网络协议来管理和访问这些对象，对象存储系统通常构建在分布式文件系统或者集群之上，能够将数据分散存储在多个节点上以实现高可用性和可扩展性。

底层架构的区别

（一）块存储底层架构

1、硬件依赖性强

- 块存储的底层往往与特定的硬件设备紧密相关，在企业级存储阵列中，块存储的实现依赖于磁盘驱动器、控制器等硬件组件的性能和特性，存储阵列中的控制器负责管理磁盘块的读写操作，其内部的缓存机制、RAID算法等都会影响块存储的性能。

- 这种硬件依赖性使得块存储在进行扩展时可能会受到硬件设备的限制，如果要增加存储容量，可能需要添加新的磁盘驱动器或者升级存储阵列，这往往涉及到复杂的硬件安装和配置过程。

2、基于块设备驱动

- 块存储需要在操作系统层面安装块设备驱动程序才能被识别和使用，这些驱动程序负责将操作系统的块I/O请求转换为对存储设备的实际操作，不同的块存储协议（如iSCSI和FC）可能需要不同的驱动程序，这增加了系统的复杂性。

- 在底层，块存储的读写操作是基于块地址的直接操作，当主机向存储系统发送一个写请求时，它会指定要写入的块地址和数据内容，存储系统直接将数据写入对应的块中，这种方式在处理大量小文件或者随机I/O时可能会面临性能挑战，因为频繁的块地址查找和定位会消耗一定的时间。

（二）对象存储底层架构

1、分布式架构优势

- 对象存储的底层通常采用分布式架构，数据被分散存储在多个节点（如服务器或者存储设备）上，这种分布式的布局使得对象存储具有很好的扩展性，当需要增加存储容量时，只需添加新的节点到集群中即可，对象存储系统会自动将数据分布到新的节点上。

- 在一个大规模的对象存储系统中，数据可能会根据对象的哈希值或者其他算法被均匀分布在数百甚至数千个节点上，这种分布式架构还提高了数据的可用性，因为即使部分节点出现故障，数据仍然可以从其他正常节点获取。

2、元数据管理独特性

- 元数据在对象存储中具有非常重要的地位，对象存储系统会单独管理对象的元数据，元数据存储通常与数据存储分离，这种分离的设计有很多好处，它使得元数据的管理更加灵活，可以针对元数据进行优化，如采用专门的数据库或者索引结构来提高元数据的查询速度。

- 由于元数据包含了对象的各种属性信息，通过对元数据的操作可以实现复杂的数据管理功能，如数据分类、权限管理等，在底层，对象存储系统通过元数据来定位和检索对象，而不是像块存储那样依赖于块地址，这使得对象存储在处理大规模数据时具有更高的效率。

性能方面的底层比较

（一）块存储的性能特点

1、随机读写性能

- 在随机读写场景下，块存储的性能表现较为复杂，对于传统的机械硬盘组成的块存储，由于磁盘寻道时间的存在，随机读写性能相对较差，在采用固态硬盘（SSD）作为块存储设备时，随机读写性能会有显著提升。

- 因为SSD没有机械部件，数据的读写速度更快，不过，即使是SSD，块存储在处理大量小文件的随机读写时，由于文件系统的元数据管理和块分配等因素，仍然可能会出现性能瓶颈。

2、顺序读写性能

- 块存储在顺序读写方面具有一定的优势，无论是机械硬盘还是SSD，当进行顺序读写操作时，块存储可以利用磁盘的连续空间特性或者SSD的闪存顺序写入特性，实现较高的读写速度，在数据库的日志文件写入或者视频流的顺序存储场景下，块存储能够提供稳定的高性能。

（二）对象存储的性能特点

1、大规模数据读写性能

- 对象存储在处理大规模数据的读写时表现出色，由于其分布式架构和元数据管理方式，对象存储可以并行处理多个对象的读写请求，当读取大量对象时，对象存储系统可以同时从多个节点获取数据，然后将其合并返回给用户。

- 在写入大规模数据时，对象存储可以根据对象的元数据信息将数据分散存储到不同的节点上，避免了单点写入的瓶颈，这种性能优势使得对象存储非常适合于大数据分析、云存储等场景，其中需要处理海量的文件和数据。

2、小文件读写性能挑战

- 对象存储在处理小文件读写时可能会面临性能挑战，由于每个对象都包含元数据，当处理大量小文件时，元数据的管理开销会增加，每次读取一个小文件都需要查询元数据来定位对象，这可能会导致性能下降。

- 一些对象存储系统通过优化元数据缓存、采用分层存储等技术来缓解小文件读写性能问题，但与块存储相比，在处理小文件的随机读写时仍然可能处于劣势。

数据管理和安全性的底层比较

（一）块存储的数据管理和安全性

1、数据管理

- 在数据管理方面，块存储主要依赖于主机操作系统的文件系统，主机操作系统负责对块存储设备上的块进行组织和管理，形成文件和目录结构，这意味着块存储的数据管理功能相对有限，更多地依赖于操作系统的功能。

- 在数据备份方面，需要使用操作系统自带的备份工具或者第三方备份软件来对块存储中的数据进行备份，由于块存储与硬件设备的紧密联系，在进行数据迁移时可能会遇到兼容性问题，如从一个存储阵列迁移到另一个存储阵列时，可能需要重新配置块存储的连接和映射关系。

2、安全性

- 块存储的安全性在很大程度上依赖于存储设备本身的安全机制以及网络安全措施，存储阵列通常提供一些基本的安全功能，如用户认证、访问控制列表（ACL）等，在网络传输方面，对于块存储协议（如iSCSI），可以采用加密技术（如IPsec）来保护数据在网络中的传输安全。

- 由于块存储的数据是直接暴露给主机操作系统的，如果主机操作系统存在安全漏洞，可能会影响块存储数据的安全性，恶意软件可能会直接访问块存储设备上的数据，绕过存储阵列的安全机制。

（二）对象存储的数据管理和安全性

1、数据管理

- 对象存储具有更强大的数据管理功能，通过元数据，对象存储可以实现对数据的细粒度管理，可以根据元数据对对象进行分类、标记，方便数据的检索和管理，对象存储系统还可以提供版本控制功能，允许用户保存对象的多个版本，这对于数据的恢复和审计非常有用。

- 在数据迁移方面，对象存储相对更加灵活，由于对象存储是通过API进行访问的，只要目标对象存储系统支持相同的API或者提供数据导入导出功能，就可以方便地进行数据迁移，对象存储的分布式架构使得数据的管理可以在集群层面进行统一管理，而不需要依赖于单个主机操作系统。

2、安全性

- 对象存储的安全性具有多方面的保障，在访问控制方面，对象存储可以通过API对每个对象进行精细的访问权限设置，元数据中可以包含访问权限信息，只有具有相应权限的用户才能访问对象。

- 在数据存储方面，由于对象存储是分布式的，数据被分散存储在多个节点上，即使部分节点被攻击，攻击者也难以获取完整的数据，对象存储系统可以采用数据加密技术，对对象数据和元数据进行加密，进一步提高数据的安全性。

成本效益的底层比较

（一）块存储的成本效益

1、硬件成本

- 块存储的硬件成本相对较高，尤其是在企业级应用中，高性能的块存储阵列往往需要配备高端的磁盘驱动器、控制器等硬件组件，这些硬件设备的采购成本较高，而且随着存储容量的增加，硬件成本会呈线性增长。

- 一个中高端的存储阵列可能需要数万元甚至数十万元的投资，而且还需要考虑硬件的维护和升级成本，在硬件升级时，可能需要更换整个存储阵列或者部分关键组件，这会带来额外的成本支出。

2、管理成本

- 块存储的管理成本也不容忽视，由于块存储与硬件设备和主机操作系统的紧密联系，需要专业的系统管理员来进行维护和管理，管理员需要掌握存储阵列的配置、块存储协议、操作系统的文件系统管理等多方面的知识。

- 在企业环境中，对块存储的管理可能还涉及到存储资源的分配、性能调优等复杂工作，这都增加了管理成本，当块存储出现故障时，故障排除和恢复的过程相对复杂，可能会导致较长时间的业务中断，从而带来间接的成本损失。

（二）对象存储的成本效益

1、硬件成本

- 对象存储的硬件成本相对较低，由于对象存储采用分布式架构，可以使用普通的服务器或者存储设备构建对象存储集群，这些硬件设备的采购成本相对较低，而且在扩展存储容量时，可以根据需求逐步添加节点，成本增长较为平滑。

- 可以使用廉价的x86服务器加上大容量的硬盘来构建对象存储系统，随着存储需求的增加，可以简单地添加新的服务器到集群中，而不需要购买昂贵的高端存储阵列。

2、管理成本

- 对象存储的管理成本也相对较低，对象存储系统的管理主要集中在集群管理和API管理方面，由于对象存储是通过API进行访问的，对于应用开发者来说，更容易集成和管理，在集群管理方面，对象存储系统通常具有自动化的管理功能，如数据的自动分布、节点的故障检测和恢复等。

- 这减少了对专业系统管理员的依赖，降低了管理成本，对象存储在处理大规模数据时的性能优势使得它在大数据场景下可以提高数据处理效率，间接降低了数据存储和管理的总成本。

适用场景的底层比较

（一）块存储的适用场景

1、企业级数据库应用

- 对于企业级数据库应用，如关系型数据库（Oracle、SQL Server等），块存储是一个理想的选择，数据库系统需要对数据进行快速的读写操作，尤其是在处理事务时，对数据的一致性和可靠性要求很高。

- 块存储的顺序读写性能和对块级操作的支持能够满足数据库系统的需求，在数据库的日志文件写入和数据文件的读写过程中，块存储可以提供稳定的高性能，数据库系统可以直接对块存储进行格式化和创建文件系统，便于数据的管理和存储。

2、传统企业应用的存储后端

- 在传统的企业应用，如企业资源计划（ERP）系统、客户关系管理（CRM）系统等中，块存储也被广泛应用，这些应用通常运行在企业内部的服务器上，对存储的性能、可靠性和安全性有一定的要求。

- 块存储可以通过存储阵列提供的冗余功能（如RAID）来保证数据的可靠性，同时通过网络连接（如iSCSI或FC）将存储提供给应用服务器使用，这种方式可以方便地将存储资源与应用服务器进行分离，便于存储资源的集中管理和分配。

（二）对象存储的适用场景

1、大数据存储和分析

- 在大数据存储和分析场景中，对象存储具有明显的优势，大数据应用需要处理海量的文件和数据，对象存储的分布式架构和大规模数据读写性能能够满足这一需求。

- 在数据湖的构建中，对象存储可以存储各种类型的原始数据，如日志文件、传感器数据、图像和视频等，数据科学家可以通过对象存储的API方便地访问这些数据进行分析和挖掘，对象存储的元数据管理功能可以帮助对数据进行分类和标记，便于数据的检索和管理。

2、云存储服务

- 对象存储是云存储服务的重要基础，云存储提供商（如Amazon S3、Google Cloud Storage等）广泛采用对象存储技术来为用户提供海量的存储服务。

- 对象存储的低成本、高扩展性和易于管理的特性使得它非常适合云存储服务，用户可以通过简单的API调用将数据存储到云对象存储中，并且可以根据需求灵活地调整存储容量，云对象存储还可以提供数据共享、版本控制等功能，满足不同用户的需求。

块存储和对象存储在底层有着各自不同的特性，很难简单地说哪一个更好，块存储在与硬件紧密结合的企业级应用、对顺序读写要求较高的数据库场景下具有优势，其性能在处理小文件随机读写时在某些情况下可能优于对象存储，而对象存储在分布式架构、大规模数据管理、成本效益和云存储等场景下表现出色，具有更好的扩展性和数据管理功能，在实际应用中，需要根据具体的业务需求、预算、性能要求等因素来综合选择使用块存储还是对象存储，对于一个既有传统企业应用又有大数据分析需求的企业来说，可能会同时采用块存储和对象存储，分别满足不同应用场景的需求。