对象存储系统

简介

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。

传统块存储与对象存储结构对比示意图：

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。

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。

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。