高性能計算機體系結構的發展變化，使得性能、可擴展性、安全性、可管理性都會出現瓶頸。而對象存儲技術可以輕易突破這種瓶頸。本專題以對象存儲技術為引，通過回顧分布式文件系統的發展，并對相關技術進行深入剖析，讓讀者對分布式文件系統有一個全景式的了解。最后，通過構建Lustre系統的一個實例，讓你切實感受到分布式文件系統的巨大威力。
隨著網絡技術的飛速發展，網絡化存儲系統逐漸成為主流。網絡化存儲系統能否成功，必須有效解決以下三個主要問題：第一，提供高性能的存儲，在I/O級和數據吞吐率方面能滿足成百上千臺規模的集群服務器聚合訪問需求;第二，提供安全的共享數據訪問，便于集群應用程序的編寫和存儲的負載均衡;第三，提供強大的容錯能力，確保存儲系統的高可用性。
目前，國際上主流的網絡化存儲結構主要有存儲局域網(SAN，Storage Area Network)和網絡附加存儲(NAS，Network-attached Storage)。SAN采用交叉開關結構，可為較大數目的結點機和存儲設備提供一個快速、可擴展的互連。它采用SCSI塊I/O的命令集，通過在磁盤或 FC(Fiber Channel)級的數據訪問，提供高性能的隨機I/O和數據吞吐率，具有高帶寬、低延遲的優勢，在高性能計算中占有一席之地。如2004年12 月，TOP 500排名第二的SGI Columbia就采用基于SAN的CXFS文件系統，實現高性能文件存儲。但是，SAN系統的價格較高，且在可擴展性方面仍有一定局限性，隨著SAN連接規模的擴大，其安全性也存在著隱患。NAS采用NFS或CIFS命令集訪問數據，以文件為傳輸協議，通過TCP/IP實現網絡化存儲，支持多個平臺間的數據共享，具有可擴展性好、價格便宜、用戶易管理等特點。但是，由于NAS的協議開銷高、帶寬低、延遲大，不利于在高性能I/O集群中應用，因此，通常用于與其他異構系統的互連，如IBM BlueGene通過NFS與外部存儲系統互聯。
對象存儲技術
對象存儲綜合了NAS和SAN的優點，同時具有SAN的高速直接訪問和NAS的數據共享等優勢，提供了具有高性能、高可靠性、跨平臺以及安全的數據共享的存儲體系結構。
對象存儲體系結構
對象存儲具有高性能、高可靠性。其組成包括智能存儲接口和設備，以及分布的元數據管理。在對象存儲系統中，客戶端可以直接訪問存儲設備，減少了數據存儲路徑中的控制路徑。
在對象存儲中，使用對象存儲設備(Object-based Storage Device，OSD)進行物理的數據存儲。OSD是連接到網絡上的存儲設備。它可以是磁盤、磁帶或者其他的存儲介質，并具有自我管理功能。
在當前的存儲結構中，元數據服務器主要提供兩種功能：為客戶端提供數據的邏輯視圖，包括文件名、目錄構成等;為客戶端提供物理視圖，描述數據在物理介質上的存放。在對象存儲中，數據的邏輯視圖和物理視圖被分開，元數據服務器只負責邏輯視圖，物理視圖則由OSD自己進行管理。由于邏輯視圖只占用了文件服務器10%的元數據負載，因此，這種劃分大大減輕了元數據服務器的負擔，使得存儲系統的擴展成為可能。
對象存儲技術的特性
OSD的結構特性使其在處理高性能計算環境中的存儲請求時具有較大優勢，主要體現在以下幾方面。
◆性能優勢。存儲體系結構的最大競爭力在于存儲性能。對象存儲由于其存儲設備的智能化以及訪問的并行化，可以最大限度地利用網絡的帶寬，提高應用的存儲能力。
◆存儲設備的智能化。Object的自我管理功能大大增強了存儲設備的智能化，降低了整個系統的管理負擔，使其更高效。
◆數據的共享更容易。在對象存儲系統中，任何客戶端都可以通過訪問提供的標準文件接口，訪問存儲設備上的數據，其Cache策略保證了客戶端訪問數據的一致性，使得文件級的數據共享更容易。
◆管理更方便。OSD的自我管理減少了系統管理員的工作量，提高了管理質量。管理員只需要關注存儲系統的邏輯視圖，不需要知道設備的細節。此外，OSD的智能化使其可對應用訪問模式進行統計，并根據統計結果更有效地組織Object，提高設備的空間利用效率和訪問效率。
◆更好的安全性。同塊設備不同，Object可利用自身的屬性對用戶訪問進行驗證，只有通過驗證的請求才能執行。
