高性能、可扩展、分布式对象存储系统MinIO的介绍、部署步骤以及代码示例

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MinIO 是一款流行的开源对象存储系统,设计上兼容 Amazon S3 API,主要用于私有云和边缘计算场景。它提供了高性能、高可用性以及易于管理的对象存储服务。以下是 MinIO 的详细介绍及优缺点:

  1. 架构与特性:

    • 开源与跨平台:MinIO 开源免费(Apache v2.0许可),支持在Linux、Windows、macOS等多平台上部署。
    • 分布式存储:MinIO 可以以分布式方式部署,通过纠删码(Erasure Coding)技术实现数据冗余,即使部分硬盘故障也能恢复数据,通常配置为允许丢失N/2数量的磁盘而保持数据可恢复。
    • Amazon S3兼容性:全面兼容Amazon S3的v2和v4 API,使得基于S3的应用程序和服务可以无缝地切换到MinIO。
    • 高性能:设计用于大规模工作负载,能够处理极高的并发读写请求,并且在现代硬件上性能表现优异。
    • 安全性:提供多种安全措施,包括服务器端加密(SSE)、客户端加密、身份验证(使用JWT或自定义认证机制)以及访问策略控制。
  2. 优势:

    • 成本效益:相比商业对象存储解决方案,MinIO无需支付额外许可费用,降低了存储成本。
    • 简单易用:安装配置相对简单,用户界面友好,可通过命令行工具、Web UI或者SDK进行管理和操作。
    • 可扩展性:水平扩展能力出色,可以根据需要添加节点来增加容量和性能。
    • 数据保护:采用纠删码技术确保数据可靠性,同时支持校验和checksum保证数据完整性。
  3. 前端使用场景下的优缺点:

    • 优点
      • 对于Webpack工程化构建的项目,由于其运行环境包含Node.js,因此可以通过API直接上传文件至MinIO服务器。
      • 兼容AWS SDK,方便开发者调用已有的S3接口代码进行开发。
    • 缺点
      • 不适用于Vite这类纯浏览器模块加载器构建的项目,因为无法利用Node.js原生模块。
      • 前端直传时缺乏对上传进度的直观反馈,用户体验欠佳。
      • 配置信息如端口、账号密码等如果硬编码在前端,存在安全隐患,不易维护和扩展。
  4. 整体优缺点:

    • 优点
      • 高性能、高可靠性和易于扩展
      • 良好的兼容性,对于已经使用AWS S3生态系统的组织来说迁移成本较低
      • 开源社区活跃,不断更新和改进
    • 缺点
      • 相对于大型企业级存储解决方案,可能缺少一些高级功能和专业支持
      • 在某些特定应用场景下(比如前面提到的前端直接对接时的安全和体验问题),需要额外的开发工作来完善解决方案
      • 对于不熟悉S3 API的团队,可能存在一定的学习曲线。

MinIO是一个强大的、面向云原生应用的理想存储解决方案,尤其适合那些寻求低成本、高可用和灵活扩展的私有云存储需求的组织。不过,在实际使用中需注意权衡其优缺点,并根据具体业务场景采取合适的策略和技术手段来克服潜在挑战。

官网:MinIO | High Performance, Kubernetes Native Object Storage

MinIO的部署步骤

MinIO在不同系统和环境上的部署方式有一些差异,但基本理念是类似的,即通过容器化或直接安装的方式运行一个兼容S3 API的对象存储服务。下面将简要介绍如何在Kubernetes、Docker、CentOS、Windows及macOS等系统上部署MinIO的Server端,并提供一些关于Client端连接的基本指导。

Kubernetes (k8s) 部署 MinIO Server

  1. 创建MinIO StatefulSet或Deployment:

    Yaml
    apiVersion: apps/v1
    kind: Deployment
    metadata:
      name: minio-deployment
    spec:
      replicas: 4 # 根据需求设置副本数量以实现高可用性
      selector:
        matchLabels:
          app: minio
      template:
        metadata:
          labels:
            app: minio
        spec:
          containers:
          - name: minio
            image: minio/minio:latest
            args: ["server", "/data"]
            ports:
            - containerPort: 9000
            env:
            - name: MINIO_ACCESS_KEY
              value: "your-access-key"
            - name: MINIO_SECRET_KEY
              value: "your-secret-key"
            volumeMounts:
            - mountPath: /data
              name: minio-data
          volumes:
          - name: minio-data
            persistentVolumeClaim:
              claimName: minio-pvc # 需要预先创建并绑定到实际PV
  2. 使用kubectl apply命令应用YAML配置文件来创建StatefulSet或Deployment资源,该配置文件通常会指定镜像、持久卷(PV)和持久卷声明(PVC)、端口映射以及所需环境变量。
  3. 配置Service资源: 创建一个Service资源以暴露MinIO服务,并可以通过ClusterIP、NodePort或者LoadBalancer方式对外提供访问。

  4. 初始化MinIO集群(如果需要): 如果你打算部署分布式MinIO,需要确保正确配置了启动参数和环境变量,以便各个Pod能够相互发现并组成集群。

Docker部署 MinIO Server

  1. 拉取镜像

    docker pull minio/minio
  2. 运行容器: 单节点实例:

    docker run -p 9000:9000 -p 9001:9001 --name minio \
    -e "MINIO_ACCESS_KEY=youraccesskey" \
    -e "MINIO_SECRET_KEY=yoursecretkey" \
    -v /path/to/data:/data \
    minio/minio server /data

    分布式模式下,需要额外的环境变量来定义集群模式和其他集群成员。

podman

podman run -p 9000:9000 -p 9001:9001 minio/minio server /data --console-address ":9001"

podman run --name my-mc --hostname my-mc -it --entrypoint /bin/bash --rm minio/mc
[root@my-mc /]# mc alias set myminio/ https://my-minio-service MY-USER MY-PASSWORD
[root@my-mc /]# mc ls myminio/mybucket

CentOS 上直接安装 MinIO Server

  1. 安装依赖

    sudo yum install -y epel-release
    sudo yum install -y mc httpd-tools
  2. 下载并解压MinIO二进制包: 下载最新版本的MinIO二进制包,解压并移动至 /usr/local/bin 目录或自己指定目录,自定义目录时建议将目录加入系统环境的PATH。

  3. 运行MinIO: 类似于Docker中的数据卷挂载,你需要提供一个本地目录作为存储路径:

    mkdir -p /mnt/minio/data
    nohup minio server /mnt/minio/data &

Windows部署 MinIO Server

注意事项:

  1. 步骤1:下载MinIO Server

    访问MinIO官方下载页面获取适用于Windows操作系统的可执行文件:下载地址:MinIO | Code and downloads to create high performance object storage

  2. 步骤2:解压并安装

  3. 下载完成后,解压缩文件到你希望存放MinIO服务程序的位置,例如 C:\develop\minio

  4. 步骤3:创建数据存储目录

    为了持久化存储数据,需要在本地硬盘上创建一个目录用于保存上传的文件。比如,在 D:\minio-data 创建存储目录。

    步骤4:启动MinIO Server

    打开命令提示符(CMD)窗口,以管理员身份运行,并切换到MinIO可执行文件所在的目录:

    cd C:\develop\minio

    然后使用以下命令启动MinIO Server,将  替换为自定义的访问密钥和私有密钥,并指定存储数据的目录:

    .\minio.exe server D:\minio-data --address ":9000" --access-key  --secret-key 

    步骤5:环境配置(可选)

    如果需要设置域名或其他高级选项,可以使用环境变量进行配置。例如,设置MINIO_DOMAIN环境变量:

    set MINIO_DOMAIN=my-minio-server.local

    然后用包含环境变量的方式启动MinIO服务。

    步骤6:验证与访问

  5. MinIO Server默认监听9000端口,所以可以通过浏览器访问 http://localhost:9000 进入Web管理界面。
  6. 使用之前设定的访问密钥和私有密钥登录(初始默认值是 minioadmin 和 minioadmin)。
  7. 请确保防火墙或安全组规则允许9000端口的访问。在生产环境中,请务必更改默认的访问密钥和私有密钥,确保系统安全性。如果需要在分布式模式下部署MinIO,请参考官方文档关于集群部署的具体步骤。对于多节点部署,还需要额外的配置参数来定义集群成员以及纠删码等信息。

powershell方式:

## 安装minio,先直接拉取exe
Invoke-WebRequest -Uri "https://dl.min.io/server/minio/release/windows-amd64/minio.exe" -OutFile "C:\minio.exe"
setx MINIO_ROOT_USER admin
setx MINIO_ROOT_PASSWORD password
C:\minio.exe server F:\Data --console-address ":9001"


## client
Invoke-WebRequest -Uri "https://dl.minio.io/client/mc/release/windows-amd64/mc.exe" -OutFile "C:\mc.exe"
C:\mc.exe alias set myminio/ http://MINIO-SERVER MYUSER MYPASSWORD

macOS部署 MinIO Server

  1. 安装Homebrew(如果尚未安装):

    /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
  2. 使用Homebrew安装MinIO

    brew install minio/stable/minio
  3. 运行MinIO: 在终端中运行MinIO服务器指向一个本地目录:

    mkdir -p ~/minio-storage
    minio server ~/minio-storage
Client端连接与使用:

对于客户端连接,无论在哪种环境下部署的MinIO服务器,都可以使用以下步骤进行连接:

  1. 设置环境变量(可选,用于简化命令行操作):

    export MINIO_ENDPOINT=http://localhost:9000
    export MINIO_ACCESS_KEY=youraccesskey
    export MINIO_SECRET_KEY=yoursecretkey
  2. 使用MinIO客户端工具mc: 安装mc(minio/mc),然后使用以下命令连接到MinIO服务器:

    mc alias set myminio $MINIO_ENDPOINT $MINIO_ACCESS_KEY $MINIO_SECRET_KEY
  3. 验证连接: 运行 mc ls myminio 来查看桶列表,如果一切正常,您应该能看到服务器上的存储桶信息。

请注意,在生产环境中,请务必替换上述示例中的“youraccesskey”和“yoursecretkey”为您的实际访问密钥和私有密钥,并且根据实际情况调整网络配置和持久化存储设置。同时,务必确保遵循最佳安全实践,如限制公网访问、启用SSL加密等。

 浏览器访问:高性能、可扩展、分布式对象存储系统MinIO的介绍、部署步骤以及代码示例_第2张图片

访问和管理MinIO服务器

启动MinIO服务器后,可以通过浏览器或通过S3 API来访问和管理MinIO服务器。

python示例代码:

以下是一个使用Python编写的示例代码,展示了如何使用MinIO的Python SDK与MinIO服务器进行交互。

import boto3

# 创建MinIO客户端
s3 = boto3.client('s3',
                  endpoint_url='http://localhost:9000',
                  aws_access_key_id='YOUR_ACCESS_KEY',
                  aws_secret_access_key='YOUR_SECRET_KEY')

# 列出所有桶
response = s3.list_buckets()
for bucket in response['Buckets']:
    print(bucket['Name'])

# 创建一个桶
s3.create_bucket(Bucket='mybucket')

# 上传文件
s3.upload_file('myfile.txt', 'mybucket', 'myfile.txt')

# 下载文件
s3.download_file('mybucket', 'myfile.txt', 'downloaded_file.txt')

# 删除文件
s3.delete_object(Bucket='mybucket', Key='myfile.txt')

# 删除桶
s3.delete_bucket(Bucket='mybucket')

以上代码使用了boto3库来与MinIO服务器进行交互。需要注意的是,endpoint_url参数应该指向正确的MinIO服务器地址,aws_access_key_idaws_secret_access_key参数应该设置为正确的访问密钥。

nodejs示例:

安装MinIO Node.js SDK

首先,在你的Node.js项目中安装MinIO SDK:

npm install minio

示例代码

1. 初始化MinIO客户端
const Minio = require('minio');

// 创建一个MinIO客户端实例
var minioClient = new Minio.Client({
    endPoint: 'your-minio-server-endpoint',
    port: 9000, // 默认端口为9000,如果自定义了端口,请修改
    useSSL: false, // 如果是https连接,则设置为true
    accessKey: 'your-access-key',
    secretKey: 'your-secret-key'
});

// 检查连接
minioClient.ping((err) => {
  if (err) throw err;
  console.log('Connected to MinIO server successfully.');
});
2. 创建一个存储桶
minioClient.makeBucket('my-bucket', 'us-west-1', function(err) {
  if (err) return console.log(err);
  console.log('Bucket created successfully');
});
3. 上传一个文件到存储桶
// 读取本地文件
const fs = require('fs');
fs.readFile('local-file.txt', (err, data) => {
  if (err) throw err;

  // 上传文件到MinIO
  minioClient.putObject('my-bucket', 'remote-file.txt', data, data.length, 'application/text', function(err, etag) {
    if (err) return console.log(err);
    console.log("File uploaded successfully.");
  });
});
4. 列出存储桶内的所有对象
minioClient.listObjectsV2('my-bucket', '', true, function(err, objects) {
  if (err) return console.log(err);
  
  for (let obj of objects) {
    console.log(obj.name);
  }
});

请确保替换上述代码中的your-minio-server-endpointyour-access-keyyour-secret-key为你实际的MinIO服务器地址、访问密钥和私有密钥。同时,根据需要调整存储桶名称、本地文件路径以及远程对象名。

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