对象存储、文件存储与块存储：有什么区别？

作者

Stephanie Susnjara

Staff Writer

IBM Think

Ian Smalley

Staff Editor

IBM Think

对象存储、文件存储与块存储：有什么区别？

现代数据存储依赖于三种主要方法：对象存储、文件存储和块存储。

每种存储系统适用于不同的使用场景，根据应用和工作量要求，各自具有独特的优势和局限性。

了解这些选项之间的差异，有助于企业选择量身定制、可扩展的存储解决方案，以满足当今的需求并推动长期增长。

什么是对象存储？

对象存储系统将数据划分为独立的、自包含的单元，并存放在一个扁平化的环境中，所有对象处于同一层级。没有像文件存储中使用的文件夹或子目录。

此外，对象存储不会将所有数据一起存储在单个文件中。对象还包含元数据，即有关文件的信息，有助于处理和提升可用性。用户可以为对象存储中的固定键元数据设置数值，也可以为与对象关联的自定义元数据创建键和值。

每个对象都有一个唯一的编号，而不是使用文件名和路径来访问对象。与文件存储不同，您必须使用应用程序编程接口 (API) 来访问和管理对象。对象可以存储在计算机硬盘和公有云服务器上。

这种基于 API 的方法使得对象存储成为云环境的理想选择，由于其可扩展性、可访问性和管理优势，它在很大程度上取代了传统的磁带存储系统。

虽然磁带存储在历史上对于备份和归档非常重要，但云对象存储现在为长期数据保留提供了更灵活、更易于访问的解决方案。领先的对象存储解决方案的提供商包括 AWS 的 Amazon S3、Google 云存储、Microsoft Azure Blob 存储空间和 IBM Cloud Object Storage。

查看以下视频，深入了解对象存储。

对象存储的优点

处理大量非结构化数据：对象存储系统可高效存储和管理大量非结构化数据，这对于涉及人工智能 (AI)、机器学习 (ML) 和大数据分析的工作量至关重要。如今，非结构化数据占企业生成的所有数据的 90%。 1 查看“结构化数据与非结构化数据：有什么区别？”了解更多信息。经济实惠的消费模型：对象存储提供成本效益。您无需像文件存储那样提前支付一定数量的存储空间费用，而是只需按需购买所需的对象存储。无限扩展性与高耐用性：基于按量付费模式，您可根据需要随时扩展存储空间（甚至可达 PB 级别或更高），确保获得可弹性扩展的解决方案。同时，内置冗余和数据保护机制提供高持久性，长期保护您的数据。丰富的元数据功能：元数据与对象一起存储，因此用户可以快速从数据中获取价值，并更轻松地检索所需的对象。高级搜索能力：对象存储可让用户搜索元数据、对象内容和其他属性。

对象存储的局限性

有限的文件锁定：对象存储缺乏传统的文件锁定机制，尽管现代服务提供了对象级保留和版本控制，其工作方式与文件系统锁定不同。与其他存储类型相比，延迟更高： 对于事务性工作量，对象存储传统上的延迟高于块存储，尽管现代的实施方法提高了许多用例的性能。单个文件部分修改限制：对象一旦创建，便无法就地修改。相反，您需要创建一个新版本，不过现代服务提供了版本控制功能，以便更高效地管理更新。

对象存储用例

物联网数据管理：快速扩展和轻松检索数据的能力，使对象存储成为对快速增长的 IoT 数据在边缘进行收集和管理的理想选择。电子邮件归档和合规性：组织使用对象存储进行长期电子邮件保留、合规性归档以及基于云的电子邮件系统（如 Microsoft 365 和 Google Workspace）的备份。备份/灾难恢复：对象存储通常用于备份/灾难恢复，其性能要求较低。视频监控：对象存储为大量视频存储和长期录像保存提供了经济高效的解决方案。AI/ML 训练数据：凭借内置的可扩展性和元数据功能，对象存储非常适合存储机器学习模型训练和 AI 应用中使用的大型数据集。内容分发网络 (CDN)：对象存储为内容分发网络 (CDN) 奠定了基础，内容分发网络以高可用性和性能在全球范围内交付 Web 内容、图像和媒体文件。实时分析：组织使用对象存储来存储流数据和日志，这些数据和日志输入到分析平台以获取商业智能和运营洞察。

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什么是文件存储？

文件存储是通过文件和文件夹（或目录）以分层结构存储和组织数据的方法。应用程序将数据保存在单个文件中，并根据文件格式确定文件扩展名类型（.jpg、.docx、.txt）。

当您将文档保存在公司网络或计算机硬盘上时，您就正在使用文件存储。

文件也可以存储在网络直连存储 (NAS) 设备上。这些设备专为文件存储而设计，因此它们比一般网络服务器更快。文件存储设备的其他示例包括云文件存储系统、网络驱动器、计算机硬盘和闪存驱动器。

文件夹和子文件夹的分层结构使查找和管理文件更加容易。要访问文件，用户应选择或输入文件的路径，其中包括子目录和文件名。大多数用户通过简单的文件系统（例如文件管理器）来管理文件存储。

通常通过文件存储保存的数据示例包括演示文稿、报告、电子表格、图形、照片和其他文档。大多数用户都对文件存储十分熟悉，它允许用户设置数据访问权限与限制。然而，管理大量文件和硬件成本可能成为一项挑战。

以下视频详细介绍了文件存储和块存储。

文件存储的优势

导航简单：对于少量至中等数量的文件，用户可以通过熟悉的文件夹结构轻松查找和访问目标文件。

直观，适合大多数用户：作为终端用户最常用的存储类型，具备基本计算机技能的人只需稍加学习，就能轻松驾驭文件存储。

用户直接控制：最终用户可使用简单的界面独立创建、移动和删除其文件，而无需管理支持。

精细化访问控制：用户和管理员可将文件设置为可写、只读或使用密码保护锁定，以实现安全的文件共享。

文件存储的局限性

难以扩展管理：随着文件夹结构的增长，文件管理变得越来越复杂，导致整个组织的搜索速度变慢、生产力降低。

不适合非结构化数据：虽然可以在文件存储中保存文本、移动设备、社交媒体帖子和 IoT 传感器数据等非结构化数据，但它并不适合存储大量数据。

本地部署大规模成本高：当容量达到上限时，存储扩展需要购买额外的硬件设备，尽管基于云的文件存储服务在很大程度上已解决了可扩展性限制。

文件存储用例

文档协作：团队利用文件存储，能够通过集中访问共同处理共享文档。现代云文件存储系统（如 Google Drive、Microsoft OneDrive 和 Dropbox）包含内置的版本控制和实时协作功能，可自动管理同时编辑并保存文档历史记录。

备份和恢复：云备份和外部备份设备通常使用文件存储来创建最新版本文件的副本。

归档：由于能够在文件级别设置敏感数据的权限以及管理的简单性，许多组织出于合规或历史原因使用文件存储来归档文档。

什么是块存储？

块存储涉及将数据分成固定块，然后使用不同的标识符将其分开存储。这些块可以存储在不同的环境中；例如，您可以在 Windows 中保存一个块，而在 Linux 中保存其余块。当用户检索一个块时，存储系统会将这些块重新组合成一个单元。

块存储是硬盘驱动器和经常更新的数据的默认存储空间。您可以将块存储在存储区域网络 (SAN)、网络连接存储系统 (NAS)、固态硬盘 (SSD) 或云存储环境中。

几十年来，块存储系统一直是科技行业的支柱。虽然组织越来越多地采用对象存储来处理大规模非结构化数据，并使用文件存储满足协作需求，但块存储仍然对需要一致性和低延迟访问的高性能应用至关重要。存储类型的选择取决于具体的工作负载需求，而不是某种方式取代另一种方式。

块存储的优点

速度：当所有块存储都保存在本地或靠近彼此时，块存储的数据检索性能很高、延迟很低，因此它通常是关键业务数据的常用选择。

可靠性：由于块存储被存储在自包含单元中，因此块存储的故障率较低，并支持数据复制以增强可靠性。

易于修改：更改块不需要创建新块；相反，您可以创建一个新版本。

块存储的局限性

缺乏元数据：块存储不包含元数据，因此在存储非结构化数据时可用性较低。

功能有限：由于功能有限，大量块数据很快就变得难以管理。

成本高：购买额外的块存储成本高昂，在大规模部署时往往难以承受。

块存储用例

数据库：由于块存储具有高性能并支持无缝更新操作，因此许多组织用它在事务型数据库中存储数据。企业应用程序：关键业务应用程序，如 ERP、CRM 和财务系统，依赖块存储以确保性能稳定和数据完整性。虚拟机文件系统 (VMFS) 卷：组织通常使用块存储在虚拟机环境中部署 VMFS 存储空间。例如，在整个企业部署虚拟机 (VM) 时，可以利用块存储专门为 VMFS（VMware 的高性能集群文件系统）创建和格式化卷。此功能支持多个物理服务器节点（如 ESXi 主机）同时访问同一个 VMFS 卷，从而运行和管理多个虚拟机。此外，块存储支持在存储于 VMFS 卷的虚拟磁盘上安装操作系统 (OS)。一旦部署，虚拟机就可以通过其操作系统的本机文件分享功能共享文件和服务。高性能应用程序：任务关键型应用程序需要稳定、低延迟的存储性能，因此需要使用块存储来优化用户体验 (UX)。容器持久卷：现代容器化应用使用块存储，以在容器生命周期中以及自动化容器编排平台（如 Kubernetes）内保持数据持久性。

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对象存储、块存储和文件存储之间的主要区别

在确定为不同类型的数据使用哪种存储类型时，请考虑以下因素：

成本：由于块存储和文件存储的成本较高，许多组织选择对象存储来存储大量数据。在大规模存储数据时，对象存储的按需付费模式可显著节省成本。这一优势与块存储和文件存储所需的前期硬件投资形成了鲜明对比。管理简便性：元数据和可搜索性使对象存储成为大量数据的首选。文件存储具有组织系统，更适合较少量的数据。容量：组织拥有大量数据，通常会选择对象存储或块存储。可检索性：虽然文件存储和对象存储通常更容易访问，但从所有三种类型的存储空间中数据都相对可检索。元数据处理：对象存储通常比文件存储更擅长处理包含丰富元数据的信息，而文件存储仅包含基本元数据。数据保护：必须保护存储的数据，防止数据泄露和网络安全威胁。有效的存储数据安全措施包括通过自动执行特殊权限、加密、数据屏蔽和编辑敏感文件。存储用例：每种类型的存储空间对于不同的用例和工作流最有效。通过了解其特定的存储需求，组织可以选择适合其大多数存储用例的类型。

存储策略

正确的存储组合取决于您的具体运营需求和数据特点。在规划存储架构时，应评估您的数据量、性能需求、预算限制和增长预期。

战略存储选择指南：

对象存储最适合存储非结构化数据、生成式 AI 工作负载以及需要大规模扩展且成本低的 AI/ML 应用。文件存储提供熟悉的分层组织结构，非常适合协作、文档管理和小规模操作。块存储为数据库、虚拟机以及需要稳定低延迟访问的应用提供高性能。

大多数组织会采用混合方式，战略性地结合多种存储类型。例如，一家公司可能有如下使用场景：

用于数据湖和内容交付的对象存储。

用于事务数据库和虚拟机的块存储。

用于员工协作和文档管理系统的文件存储。

存储的未来

数据存储仍在经历巨大的增长。Fortune Business Insights 的一项研究预计，全球数据存储市场规模将从 2025 年的 255.29 亿美元增长到 2032 年的 774.00 亿美元。这一增长反映出预测期内 17.2% 的复合年增长率 (CAGR)。 2

存储类型之间的界限正在发生变化。文件存储和对象存储正在融合，通过统一的软件平台将分层组织与可扩展的元数据能力结合起来。与此同时，对象存储正通过 AI 集成变得更加智能，能够根据使用模式自动对数据进行分类和分层。

展望未来，采用合适的存储组合预计将成为构建能够随着工作负载和数据复杂性发展而高效扩展的存储架构的关键。