高级存储系统可视化实验室
从对象存储架构到纠删码容错，从多副本一致性到 CDN 缓存策略，系统化解析现代分布式存储的核心机制与工程权衡。每个模块含可交互 SVG 演示。
对象存储（S3/OSS/Ceph RGW）将数据作为对象扁平存储，元数据与数据分离。网关处理 S3 API，元数据服务记录对象位置，数据节点持久化。无层级目录，支持 EB 级扩展。
块存储提供裸块设备语义：iSCSI 走 TCP、FC 走光纤、NVMe-oF 走 RDMA。延迟从 ms 到 μs 级。用于数据库、虚拟机磁盘。NVMe-oF 性能接近本地盘，是云原生存储首选。
Linux 文件系统经 VFS 抽象统一接口（open/read/write）。页缓存加速重复访问；DIO 绕过缓存适合数据库。ext4 日志元数据，XFS 高并发，ZFS/Btrfs 支持 CoW 与校验。
纠删码(n,k) 将数据分 k 块生成 n-k 校验块，任意 n 块中保留 k 块即可恢复。RS(10,4) 存储效率 71%，容 4 故障，远高于 3 副本的 33%。冷数据首选，但计算开销大、修复慢。
强一致（Raft/Paxos）：写需多数派 ACK，读总是最新，延迟高。最终一致（Dynamo）：异步复制，高可用低延迟，但短暂不一致。Quorum W+R>N 可调一致性强度。
CDN 将内容缓存在全球边缘节点，用户就近访问。缓存策略：TTL 过期、LRU 淘汰、签名 URL 防盗链。回源率（cache hit ratio）是核心指标。主动预热与失效保证内容新鲜。
存储分层按访问热度自动迁移数据：热数据 NVMe 低延迟；温数据 SSD 平衡；冷数据 HDD 低成本；归档 对象/磁带最便宜。ILM 策略基于年龄、访问频率、合规保留期迁移。
去重将文件分块（定长/变长 Rabin），对每块计算哈希，相同哈希只存一份。备份场景去重率可达 10-30x。变长分块应对插入偏移，内容寻址存储（CAS）天然去重。