【SRE学堂第一讲】OSS从入门到精通 - 产品综述
前言
阿里云SRE团队首次推出SRE学堂，我们精选了广大客户主流部署的云产品进行由浅入深的系列介绍，目的是让使用阿里云的客户对产品有一个相对全面的了解。同时也希望读者能够反馈后续希望学习了解的产品，我们将根据需求不断推出更新。
本期我们推出的产品是被客户广泛使用的对象存储产品——OSS。后续会通过4个章节逐步介绍该产品，涵盖产品概念、产品架构、运维工具及运维常见问题等内容。
图1：SRE学堂课程规划
1 OSS是什么
说到OSS产品，大家都要知道OSS是什么？OSS是阿里云对象存储服务（Object Storage Service）的一个简称，它是阿里云提供的海量、安全、低成本、高可靠的云存储服务。
OSS可以被理解成一个即开即用、无限大空间的存储集群。相较传统建服务器存储而言，OSS在可靠性、安全性、成本和数据处理能力方面都有着突出的优势。使用OSS，您可以通过网络随时存储和调用包括文本、图片和视频等在内的各种非结构化数据文件。
OSS将数据文件以对象/文件（Object）的形式上传到存储空间（Bucket）中。OSS提供的是一个Key-Value键值对形式的对象存储服务。用户可以根据Object的名称（Key）唯一地址获取该Object的内容。
您可以进行以下OSS相关的操作：
- 创建存储空间，并向存储空间中上传文件。
- 获取已上传文件的地址，进行文件的分享和下载。
- 修改存储空间或文件的属性或元信息，为其设置相应的权限。
- 在对象存储OSS控制台进行基础和高级OSS操作。
- 通过开发者工具包SDK或直接在应用程序中调用RESTful API，进行基础和高级OSS操作。
2 OSS的优势
OSS产品相对于自建存储，有哪些优势呢？从下表中即可看出：
OSS还具备的其他各项优势：
- 方便、快捷的使用方式
a提供标准的RESTful API接口（部分接口与Amazon S3 API兼容）、丰富的SDK包、客户端工具、控制台。您可以像使用文件一样方便地
上传、下载、检索、管理用于Web网站或者移动应用的海量数据。
b不限文件数量和大小。您可以根据所需存储量无限扩展存储空间，解决了传统硬件存储扩容问题。
c支持流式写入和读出。特别适合视频等大文件的边写边读业务场景。
d支持数据生命周期管理。您可以自定义将到期数据批量删除。
- 强大、灵活的安全机制
灵活的鉴权、授权机制。提供STS和URL鉴权和授权机制，以及白名单、防盗链、主子账号功能。 - 丰富的图片处理服务
支持jpg、png、bmp、gif、webp、tiff等多种图片格式的转换，以及缩略图、剪裁、水印、缩放等多种操作。
3 OSS产品架构图
图2：OSS产品架构图
- WS&PM（协议接入层）：负责接收用户使用RESTful协议发来的请求，进行安全认证。如果认证通过，用户的请求将被转发到Key-Value引擎继续处理。如果认证失败，直接返回错误信息给用户。
- KV集群：负责数据结构化处理，即按照Key（对象名称）来查找或存储数据，并支持大规模并发的请求。当协调服务集群变更导致服务被迫改变运行物理位置时，可以快速协调找到接入点。
- 存储集群：元数据存储在Master上，Master之间采用分布式消息一致性协议（Paxos）保证元数据的一致性，从而实现高效的文件分布式存储和访问。
4 OSS基本概念
本部分将向您介绍OSS中涉及的几个基本概念，以便于您更好地理解OSS产品。
4.1 对象/文件（Object）
对象是OSS存储数据的基本单元，也被称为OSS的文件。对象由元信息（Object Meta）、用户数据（Data）和文件名（Key）组成。对象由存储空间内部唯一的Key来标识。对象元信息是一个键值对，表示了对象的一些属性，比如最后修改时间、大小等信息，同时用户也可以在元信息中存储一些自定义的信息。
对象的生命周期是从上传成功到被删除为止。在整个生命周期内，对象信息不可变更，重复上传同名的对象会覆盖之前的对象。因此，OSS不支持修改文件的部分内容等操作。
4.2 存储空间（Bucket）
存储空间是您用于存储对象（Object）的容器，所有的对象都必须隶属于某个存储空间。您可以设置和修改存储空间属性用来控制访问权限、生命周期等，这些属性设置直接作用于该存储空间内所有对象，因此您可以通过灵活创建不同的存储空间来完成不同的管理功能。
- 同一个存储空间的内部是扁平的，没有文件系统的目录等概念，所有对象都直接隶属于其对应的存储空间。
- 每个用户可以拥有多个存储空间。
- 存储空间的名称在OSS范围内必须是全局唯一的，一旦创建之后无法修改名称。
- 存储空间内部的对象数目没有限制。
4.3 强一致性
Object操作在OSS上具有原子性，操作要么成功要么失败，不会存在有中间状态的Object。
OSS保证用户一旦上传完成之后读到的Object是完整的，OSS不会返回给用户一个部分上传成功的Object。Object操作在OSS上同样具有强一致性，用户一旦收到了一个上传（PUT）成功的响应，该上传的Object就已经立即可读，并且数据的三份副本已经写成功。不存在一种上传的中间状态，即read-after-write却无法读取到数据。对于删除操作也是一样的，用户删除指定的Object成功之后，该Object立即变为不存在。
强一致性方便了用户架构设计，可以使用跟传统存储设备同样的逻辑来使用OSS，修改立即可见，无需考虑最终一致性带来的各种问题。
4.4 OSS与文件系统的对比
OSS是一个分布式的对象存储服务，提供的是一个Key-Value对形式的对象存储服务。用户可以根据Object的名称（Key）唯一地获取该Object的内容。虽然用户可以使用类似test1/test.jpg的名字，但是这并不表示用户的Object是保存在test1目录下面的。对于OSS来说，test1/test.jpg仅仅只是一个字符串，和a.jpg这种并没有本质的区别。因此不同名称的Object之间的访问消耗的资源是类似的。
文件系统是一种典型的树状索引结构，一个名为test1/test.jpg的文件，访问过程需要先访问到test1这个目录，然后再在该目录下查找名为test.jpg的文件。因此文件系统可以很轻易地支持文件夹的操作，比如重命名目录、删除目录、移动目录等，因为这些操作仅仅只是针对目录节点的操作。这种组织结构也决定了文件系统访问越深的目录消耗的资源也越大，操作拥有很多文件的目录也会非常慢。
对于OSS来说，可以通过一些操作来模拟类似的功能，但是代价非常昂贵。比如重命名目录，希望将test1目录重命名成test2，那么OSS的实际操作是将所有以test1/开头的Object都重新复制成以test2/开头的Object，这是一个非常消耗资源的操作。因此在使用OSS的时候要尽量避免类似的操作。
OSS保存的Object不支持修改（追加写Object需要调用特定的接口，生成的Object也和正常上传的Object类型上有差别）。用户哪怕是仅仅需要修改一个字节也需要重新上传整个Object。而文件系统的文件支持修改，比如修改指定偏移位置的内容、截断文件尾部等，这些特点也使得文件系统拥有广泛的适用性。但另外一方面，OSS能支持海量的用户并发访问，而文件系统会受限于单个设备的性能。
因此，将OSS映射为文件系统是非常低效的，也是不建议的做法。如果一定要挂载成文件系统的话，建议尽量只做新建文件、删除文件、读取文件这几种操作。使用OSS应该充分发挥其优点，即海量数据处理能力，优先用来存储海量的非结构化数据，比如图片、视频、文档等。
5 后续介绍
OSS产品的第一章只是向大家介绍了一下产品的一些基本概念，产品的优势以及产品的架构，但我们知道OSS产品的内容远远不止这些，还有OSS的使用方法，例如：如何去创建存储空间，如何实现上传、下载、删除的操作等。如果您对这些内容感兴趣或者想深入了解OSS产品，敬请期待下一期SRE大学堂之OSS从入门到精通第二章节的内容。
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