云存储三种形态：块、文件与对象存储

前言

买云盘时面对"云硬盘 / NAS / 对象存储"三个菜单不知道选谁？它们对应存储世界的三种抽象：块、文件、对象。理解差异，选型就是送分题。

一、三种抽象一览

┌─ 块存储 (Block) ──────┐  ┌─ 文件存储 (File) ─────┐  ┌─ 对象存储 (Object) ─────┐
│ 裸的磁盘块             │  │ 目录/文件层级          │  │ 扁平的海量键值           │
│ 云硬盘 CBS/EBS        │  │ NAS/CIFS/NFS          │  │ OSS/COS/S3              │
│                       │  │                        │  │                          │
│ OS 直接 mkfs+mount   │  │ 多机同时挂载           │  │ HTTP API 增删查          │
│ 挂给虚拟机当 C盘/D盘  │  │ POSIX 文件接口          │  │ bucket + object key      │
└───────────────────────┘  └────────────────────────┘  └──────────────────────────┘
   像"本地硬盘"                像"共享文件夹"              像"网盘+CDN"

二、块存储：性能担当

是什么：把存储切成固定大小的"块"提供给主机，主机在上面自建文件系统。云硬盘对虚拟机来说就是一块 /dev/vdb。

# 云硬盘的日常（虚拟机视角）
lsblk
mkfs.xfs /dev/vdb1
mount /dev/vdb1 /data
# 完全是本地盘的体验 —— 数据实际落在分布式存储集群上

特点：

低延迟（云硬盘分等级）：ESSD PL1 < 1ms 级
单盘挂给单个实例（共享盘是特殊形态）
需要自己管文件系统（快照、扩容走云 API）
计费：容量 + 预置性能（IOPS/吞吐）

性能等级对比（以某厂为例）：

类型	典型 IOPS	场景
普通云盘	数百	温数据、开发测试
SSD 云盘	2万+	常规生产
ESSD	10万+（分 PL 等级）	数据库、核心业务

适用：系统盘、数据库、任何"要像本地盘一样用"的场景。

三、文件存储：共享担当

是什么：存储服务端维护目录树，多台机器同时通过网络挂载同一份数据（NFS/SMB/CIFS 协议）。

# NFS 挂载（客户端）
dnf install -y nfs-utils
mount -t nfs 10.0.2.100:/share /mnt/share

# 20 台 web 服务器挂同一个 NAS 目录 —— 上传一次, 全部可见

特点：

多机共享读写（这是核心价值）
POSIX 接口兼容，应用几乎无感
吞吐型（大带宽），但随机小 IO 与延迟不如块存储
按容量计费，比块存储贵

适用：Web 集群共享静态资源、容器共享目录（K8s 的 NFS CSI）、AI 训练数据集共享、内容管理系统。

常见坑：NFS 锁机制较弱，数据库类应用放 NFS 是自找麻烦；挂载要配 _netdev 避免开机阻塞。

四、对象存储：海量担当

是什么：数据以"对象"（数据+元数据+键）形式存进扁平的 bucket，通过 HTTP REST API 读写——没有目录树，a/b/c.jpg 只是名叫 a/b/c.jpg 的 key。

# OSS 工具示例（ossutil / aws cli 同理）
ossutil cp backup.tar.gz oss://my-bucket/backup/2024-10-19.tar.gz
ossutil ls oss://my-bucket/backup/
ossutil sign oss://my-bucket/report.pdf --timeout 600   # 生成临时访问 URL

# Python SDK（阿里云 OSS 示意）
import oss2

bucket = oss2.Bucket(auth, "https://oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com", "my-bucket")
bucket.put_object("logs/2024-10-19/app.log", open("app.log", "rb"))
data = bucket.get_object("logs/2024-10-19/app.log").read()

特点：

无限容量、按用量计费（每 GB 单价最低）
单对象最大 TB 级；不能修改只能整体重写（覆盖上传）
不支持 POSIX：不能 mount 后随机读写（有特殊工具模拟，但别当真盘用）
天然多副本/纠删码，持久性 11 个 9
与 CDN 无缝配合：回源到 OSS，静态资源全球加速

适用：图片/视频等静态资源、备份归档、大数据湖、日志归档、App 安装包分发。

五、对比与决策

维度	块存储	文件存储	对象存储
接口	块设备	POSIX 文件	HTTP API
共享	单机（默认）	✅ 多机	✅ 全球
延迟	最低（<1ms）	中（ms 级）	高（几十~几百 ms）
容量	单盘有限（几十 TB）	大	无限
随机改写	✅	✅	❌（整体覆盖）
单位成本	高	更高	最低
典型负载	数据库/系统盘	共享目录	静态资源/备份

一句话决策：

要低延迟随机读写（数据库）→ 块存储
要多机共享的目录→ 文件存储
要海量便宜 + 一次写入多次读取 → 对象存储

六、经典组合架构

                    ┌─ CDN ─┐
用户 ──► 域名 ──────►│ 边缘缓存 │──未命中──► 对象存储 OSS（图片/JS/CSS）
                    └────────┘
应用服务器 ──► 数据库 ──► 块存储（云硬盘, ESSD）
     │
     └──► /shared/upload ──► 文件存储 NAS（多机共享）
     │
     └──► 每日备份 ──► 对象存储归档（低频/冷存储类型, 成本再砍 50%+）

存储分层：热数据块存储 → 温数据 NAS → 冷数据对象归档——按访问频率摊薄成本。

七、实操建议

1. 对象存储安全三原则:
   - bucket 默认私有, 公开要单独授权
   - 临时访问用签名 URL, 别长期放公开链接
   - 敏感数据开服务端加密

2. 数据生命周期规则:
   - logs/ 前缀 30 天后转低频, 90 天删除
   - backup/ 前缀保留 4 份版本

3. 云硬盘记得做快照策略（每日增量 + 保留 7 天）

小结

存储	记忆点
块	云上"本地盘"，快，给数据库
文件	云上"共享文件夹"，多机挂载
对象	云上"无限网盘"，便宜，配 CDN，只能整体读写
分层	热→块、温→文件、冷→对象

本文是「云计算」系列第 3 篇。

前言#

一、三种抽象一览#

二、块存储：性能担当#

三、文件存储：共享担当#

四、对象存储：海量担当#

五、对比与决策#

六、经典组合架构#

七、实操建议#

小结#

前言