1. 三種存儲類型

隨著PC、平板電腦、智能手機等電子設備的普及，互聯網極大的提升了人們的生活水平。網絡在豐富人們生活的同時，也產生了龐大的數據量。

圖1 各種電子設備

據IDC預測，全球數據總量預計2020年達到44個ZB，我國數據量將達到8060個EB，占全球數據總量的18%。44個ZB是什么規模呢？相當于44萬億GB。

數據量的迅速增加促進了存儲行業的發展，硬件方面和軟件方面都有了長足的進步。

本文主要對對象存儲進行一個簡單的說明，希望通過本文，您能對對象存儲有個大致的了解。

主流存儲類型分為三種：塊存儲、文件存儲以及對象存儲

塊存儲主要是將裸磁盤空間整個映射給主機，按照物理卷或邏輯卷的方式存儲數據。特點：速度快、保存的數據尺寸大、數據變化頻率高，缺點：可擴展程度小、容量小。（其實我們日常生活中見到的硬盤，就是塊存儲）

文件存儲，典型代表NAS。NAS是類似一個共享文件夾，用戶可以通過相應的傳輸協議，把數據放在上面。容量相對較大，但是速度較慢。

下面說到對象存儲了，不知道大家有沒有思考過一個問題。每天微信朋友圈或者微博，以及最近爆火的那些小視頻app，用戶上傳了海量的圖片或者視頻，它們都是存放在什么地方的呢？我個人認為，對象存儲，是存儲它們的一個不錯選擇。

對象存儲，對象指的是面向對象，集合了塊存儲和文件存儲的優點，擁有速度快、容量大等特性。并且容易搭配云計算，是一種新的網絡存儲架構。

當然，三種存儲類型并不是完全獨立的，還是有依賴關系的。對象存儲在底層存儲介質方面上，還是部分依賴塊存儲和文件存儲的。

圖2 三種存儲類型依賴關系

為了更好的說明三者的差異，我打個比方，假設有三個人想從A地到B地，現在有三種交通方式。甲選擇轎車、乙選擇公共汽車、丙選擇地鐵。塊存儲類似于轎車，速度快，但是容量小（轎車只能乘坐幾個人）；文件存儲類似于公共汽車，速度慢（公共汽車有站點和紅綠燈需要考慮），但是容量較大（能多坐不少人）；對象存儲類似于地鐵，速度快，容量大。

圖3 三種存儲類型類比

2.對象存儲原理

2.1 對象數據組成結構

與塊存儲和文件存儲管理數據的方式不同，對象存儲是以對象的形式管理數據的。對象和文件最大的不同，就是在文件基礎之上增加了元數據。一般情況下，對象分為三個部分：數據、元數據以及對象id。

對象的數據通常是無結構的數據，比如：圖片、視頻或文檔等；對象的元數據則指的是對象的相關描述，比如：圖片的大小、文檔的擁有者等；對象id則是一個全局的唯一標識符，用來區分對象的。

2.2 對象訪問方式

對象存儲，訪問對象的方式很方便，是通過REST接口對對象進行操作，用HTTP動詞（GET、POST、PUT、DELETE等）描述操作。除此之外，還有一種訪問方式，就是使用各大云商提供的客戶端去操作對象。比如：Amazon的s3cmd、阿里云的osscmd/ossutil、騰訊云的coscmd等。這些客戶端都是各個云商開發出來，可以以命令行的形式在操作系統中操作對象的工具，各大云商都有詳細的文檔說明，在這就不一一贅述了。

2.3 對象存儲優缺點

先說優點，之前大概也提了下：

可擴展性高：對象存儲能夠擴展數十乃至數百EB的容量，能夠充分利用高密度存儲；

效率高：扁平化結構，不受復雜目錄系統對性能的影響；

無需遷移：對象存儲是一種橫向擴展系統，隨著容量的增加，數據根據算法自動分布于所有的對象存儲節點；

安全性高：對象存儲通常憑借HTTP調用對象存儲本身提供的認證密鑰來提供數據訪問；

訪問方便：不光支持HTTP(S)協議，采用REST的API方式調用和檢索數據，同樣增加了NFS和SMB支持；

成本相對低：與塊存儲方式相比，對象存儲是最具成本效益的數據存儲類型，并且與云計算搭配，把對象存儲的這一特性發揮的淋漓盡致。

再提缺點：

最終一致性：由于不同節點的位置不同，數據同步時可能會有一定時間的延遲或者錯誤；

不易做數據庫：對象存儲比較適合存儲那些變動不大甚至不變的文件，而對于像數據庫這種需要直接與存儲裸盤相互映射的應用，還是塊存儲更合適。

3. 對象存儲應用

前面說了許多定義，可能許多朋友還是云里霧里的，不知道對象存儲怎么使用。下面，我以騰訊云的對象存儲（cos）為例，使用python的代碼方式來實際應用一下。

cos有一個存儲桶（bucket，其他云商也有）的概念，它是對象的載體，可理解為存放對象的“容器”。用戶可以通過騰訊云控制器、API、SDK等多種方式管理以及配置存儲桶。下圖是功能的整個流程圖，具體含義后面會介紹：

圖4 上傳圖片和查看圖片流程圖

3.1 創建bucket

我就不用代碼的方式創建存儲桶了，直接在騰訊控制臺創建一個bucket，命名為“tyun-cn-test”。bucket有三種類型私有讀寫、公有讀私有寫、公有讀寫，凡是帶“私有”二字的，是需要請求簽名的。為了測試完整，我選擇私有讀寫的方式，來做一個上傳圖片的功能。

創建完bucket之后，就可以寫代碼了，我使用cos提供的API進行圖片上傳。因為我選擇的bucket是私有讀寫的，所以上傳圖片之前，還需要先生成一個請求簽名。

3.2 生成cos的請求簽名

圖5 生成密鑰的python代碼

cos的請求簽名的文檔寫的挺詳細，不過它是以PHP的方式舉例的，我把它重新用python封裝了一個函數，有幾個參數需要注意。

函數中，sign_time為簽名的有效時間，http_method為操作方式（上傳文件時用PUT，獲取文件時用GET），remote_file_name為上傳到cos的文件名，api_url為bucket的訪問地址，secret_id和secret_key都是騰訊云API密鑰。

3.3 上傳圖片到cos

上傳圖片到cos的整個流程：先通過POST方式暫時把圖片上傳到后端服務器，然后調用cos的API，使用PUT的方式把圖片上傳到cos，之后返回一個圖片的cos地址，最后刪除后端服務器上的圖片。

圖6 服務器上image上傳到cos代碼

上圖，就是把圖片從服務器上傳到cos的大致實現，其中fname是圖片在服務器上的地址，_get_cos_sign()函數就是前面生成請求簽名的函數。

需要注意的是，上傳圖片（PUT）和獲取圖片（GET）的方式不同，所以生成請求簽名的時傳遞的http_method也需要區分。訪問返回的圖片地址，就會發現圖片已經上傳成功到cos上了。

4.總結

對象存儲，作為一個新的存儲類型，在云計算高速發展的今天，有著很大的用武之地。不過，盡管有著擴展性好、效率高等優點，其一致性仍是不好處理的問題。所以，不能把雞蛋放在同一個籃子里。合理選擇存儲類型，對用戶和企業來說，都是一個需要考慮的問題。