【IT168 技术】对象存储包括几个组成部分：对象(Object)、OSD、文件系统、元数据服务器(Metadata Server，MDS)和网络连接。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是一个智能设备，是Object的集合。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。MDS为系统提供元数据、Cache一致性等服务。网络连接将整个系统连接起来。
1.Object
Object是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。
每个存储设备中的Object可以分为三类，即RootObject、GroupObject、UserObject。每个存储设备都包含一个惟一的 RootObject。此Object中包含了存储设备的全局属性，包括GroupObject数目、UserObject数目、服务特性等，由存储设备负责维护。GroupObject对UserObject进行管理，其中包括了一个UserObject列表、最大可用的UserObject数目、当前 Group的容量等。GroupObject的默认属性从RootObject中继承而来，所包含的数据是当前可使用的ObjectID。 UserObject是存放具体数据的Object类型，每个UserObject都包括用户数据、存储属性和用户属性。UserObject中的用户数据同传统存储系统中的文件数据是相同的。存储属性则用来决定Object在磁盘上的块分布，包括逻辑长度、ObjectID等。用户属性则定义了包括 Object拥有者、访问控制列表等属性信息。
2.OSD
OSD是Object-based Storage Device的缩写。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的主要功能包括数据存储和安全访问。
作为存储设备，数据存储是OSD的主要功能。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。
当客户端对Object的请求到达后，OSD对请求进行解释，并读取相关数据，再返回给客户端。在进行数据读写过程中，客户端同OSD进行直接通信，获取存储的数据，通信过程不需要额外服务的参与。如果文件系统将数据分布到多个OSD上，那么客户端在操作数据时就可以在多个OSD上并发执行，从而得到较高的性能。同样，当多个客户端进行访问时，由于多个OSD的存在，仍然可以提供较高的吞吐率，实现存储的可扩展性。客户端和OSD之间的直接并发通信，使整个系统可以得到高性能和高可扩展性。
3.文件系统
OSD只是提供了Object的数据访问接口，而应用程序通常不直接使用Object接口。因此，对于对象存储系统来说，必须提供一种标准的文件访问接口。这种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。
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，因此，对象存储系统提供给用户的也是标准的POSIX文件访问接口。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。以读为例，客户端发出读请求以后，文件系统首先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。
尽管存储系统的性能已经得到了较高提升，但和内存的缓冲器相比，其速度仍然较低。因此，文件系统中的Cache就成为提高性能的重要途径。此外，由于并行访问的特性，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。###NextPage###
4.元数据服务器
元数据服务器(Metadata Server，MDS)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。当操作频繁发生时，元数据操作就成为整个系统的瓶颈，限制了性能的扩展。这一现象在NAS系统中非常明显。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。
在对象存储系统中，为了提高性能，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。
此外，尽管对象存储体系结构降低了MDS的负担，但是当客户端数据扩展到数以千计时，其访问量仍然是十分巨大的，单一的MDS结构就不能满足整个系统的操作需求了。因此，将MDS扩展成为集群方式，提供并行的元数据访问成了提高整个系统可用性的必由之路。
5.网络连接
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。网络技术的不断进步使网络连接的方式有了更多选择。千兆以太网具有性能高、性价比高、易于管理等优点，因此成了构建对象存储系统的首选。随着光纤通道技术的成熟及成本的降低，应用也越来越广泛。此外，各种新的网络技术也不断出现，如Myrinet、Infiniband等，都具有较高的性能。尤其是Infiniband，不断扩展的性能使其具有很强的竞争力。
