高性能分布式对象存储——MinIO(环境部署)

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一、概述

MinIO 是在 GNU Affero 通用公共许可证 v3.0 下发布的高性能对象存储。它与 Amazon S3 云存储服务 API 兼容。使用 MinIO 为机器学习、分析和应用程序数据工作负载构建高性能基础架构。

官方文档:https://docs.min.io/ 中文文档:http://docs.minio.org.cn/docs/ GitHub地址:https://github.com/minio/minio

特点: - 数据保护——分布式Minio采用 纠删码来防范多个节点宕机和位衰减bit rot。分布式Minio至少需要4个硬盘,使用分布式Minio自动引入了纠删码功能。

  • 高可用——单机Minio服务存在单点故障,相反,如果是一个有N块硬盘的分布式Minio,只要有N/2硬盘在线,你的数据就是安全的。不过你需要至少有N/2+1个硬盘来创建新的对象。

例如,一个16节点的Minio集群,每个节点16块硬盘,就算8台服務器宕机,这个集群仍然是可读的,不过你需要9台服務器才能写数据。

【温馨提示】只要遵守分布式Minio的限制,你可以组合不同的节点和每个节点几块硬盘。比如,你可以使用2个节点,每个节点4块硬盘,也可以使用4个节点,每个节点两块硬盘,诸如此类。

  • 一致性——Minio在分布式和单机模式下,所有读写操作都严格遵守read-after-write一致性模型。

MinIO的优点如下: - 部署简单,一个二进制文件(minio)即是一切,还可以支持各种平台

  • 支持海量存储,可以按zone扩展,支持单个对象最大5TB

  • 低冗余且磁盘损坏高容忍,标准且最高的数据冗余系数为2(即存储一个1M的数据对象,实际占用磁盘空间为2M)。但在任意n/2块disk损坏的情况下依然可以读出数据(n为一个纠删码集合中的disk数量)。并且这种损坏恢复是基于单个对象的,而不是基于整个存储卷的

  • 读写性能优异

二、MinIO 基础概念

  • S3——Simple Storage Service,简单存储服务,这个概念是Amazon在2006年推出的,对象存储就是从那个时候诞生的。S3提供了一个简单Web服务接口,可用于随时在Web上的任何位置存储和检索任何数量的数据。

  • Object——存储到 Minio 的基本对象,如文件、字节流,Anything...

  • Bucket——用来存储 Object 的逻辑空间。每个 Bucket 之间的数据是相互隔离的。

  • Drive——部署 Minio 时设置的磁盘,Minio 中所有的对象数据都会存储在 Drive 里。

  • Set——一组 Drive 的集合,分布式部署根据集群规模自动划分一个或多个 Set ,每个 Set 中的 Drive 分布在不同位置。
    • 一个对象存储在一个Set上
    • 一个集群划分为多个Set
    • 一个Set包含的Drive数量是固定的,默认由系统根据集群规模自动计算得出
    • 一个SET中的Drive尽可能分布在不同的节点上

Set /Drive 的关系

  • Set /Drive 这两个概念是 MINIO 里面最重要的两个概念,一个对象最终是存储在 Set 上面的。

  • Set 是另外一个概念,Set 是一组 Drive 的集合,图中,所有蓝色、橙色背景的Drive(硬盘)的就组成了一个 Set。

在这里插入图片描述

三、纠删码(Erasure Code)

纠删码(Erasure Code)简称EC,是一种数据保护方法,它将数据分割成片段,把冗余数据块扩展、编码,并将其存储在不同的位置,比如磁盘、存储节点或者其它地理位置。 - 纠删码是一种恢复丢失和损坏数据的数学算法,目前,纠删码技术在分布式存储系统中的应用主要有三类,阵列纠删码(Array Code: RAID5、RAID6等)RS(Reed-Solomon)里德-所罗门类纠删码LDPC(LowDensity Parity Check Code)低密度奇偶校验纠删码。 - Erasure Code是一种编码技术,它可以将n份原始数据,增加m份校验数据,并能通过n+m份中的任意n份原始数据,还原为原始数据。 - 即如果有任意小于等于m份的校验数据失效,仍然能通过剩下的数据还原出来。 - Minio采用Reed-Solomon code将对象拆分成N/2数据和N/2 奇偶校验块。 - 在同一集群内,MinIO 自己会自动生成若干纠删组(Set),用于分布存放桶数据。一个纠删组中的一定数量的磁盘发生的故障(故障磁盘的数量小于等于校验盘的数量),通过纠删码校验算法可以恢复出正确的数据。

四、MinIO 架构

1)单主机,单硬盘模式

在这里插入图片描述

该模式下,Minio只在一台服务器上搭建服务,且数据都存在单块磁盘上,该模式存在单点风险,主要用作开发、测试等使用

2)单主机,多硬盘模式

在这里插入图片描述

该模式下,Minio在一台服务器上搭建服务,但数据分散在多块(大于4块)磁盘上,提供了数据上的安全保障。

3)多主机、多硬盘模式(分布式)

在这里插入图片描述

该模式是Minio服务最常用的架构,通过共享一个access_key和secret_key,在多台服务器上搭建服务,且数据分散在多块(大于4块,无上限)磁盘上,提供了较为强大的数据冗余机制(Reed-Solomon纠删码)。

五、MinIO 环境部署(分布式)

在这里插入图片描述

1)环境准备

| 主机名 | IP | data | |--|--|--| | local-168-182-110 | 192.168.182.110 | /opt/bigdata/minio/data/export{1,2,3,4}| | local-168-182-111 | 192.168.182.111 | /opt/bigdata/minio/data/export{1,2,3,4}| | local-168-182-112 | 192.168.182.112 | /opt/bigdata/minio/data/export{1,2,3,4}|

2)下载

```bash mkdir -p /opt/bigdata/minio ; cd /opt/bigdata/minio

下载rpm包进行部署

wget https://dl.min.io/server/minio/release/linux-amd64/archive/minio-20220802235916.0.0.x86_64.rpm -O minio.rpm

yum -y install minio.rpm

下载二进制包部署

wget https://dl.min.io/server/minio/release/linux-amd64/minio chmod +x /opt/bigdata/minio

加在/etc/profile

export PATH=$PATH:/opt/bigdata/minio

minio --help ``` 在这里插入图片描述

3)每台新加四块磁盘

```bash

不重启,直接刷新磁盘数据总线,获取新加的磁盘

for host in $(ls /sys/class/scsi_host) ; do echo "- - -" > /sys/class/scsi_host/$host/scan; done

lsblk

格式化

mkfs.ext4 /dev/sdb mkfs.ext4 /dev/sdc mkfs.ext4 /dev/sdd mkfs.ext4 /dev/sde

挂载

mount /dev/sdb /opt/bigdata/minio/data/export1 mount /dev/sdc /opt/bigdata/minio/data/export2 mount /dev/sdd /opt/bigdata/minio/data/export3 mount /dev/sde /opt/bigdata/minio/data/export4 ```

【温馨提示】磁盘大小必须>1G,这里我添加的是4*2G的盘

4)配置

Minio默认9000端口,在配置文件中加入–address “127.0.0.1:9029” 可更改端口

  • MINIO_ACCESS_KEY:用户名,长度最小是5个字符
  • MINIO_SECRET_KEY:密码,密码不能设置过于简单,不然minio会启动失败,长度最小是8个字符
  • –config-dir:指定集群配置文件目录
  • –address: api的端口,默认是9000
  • --console-address :web端口,默认随机

编写启动脚本(/opt/bigdata/minio/run.sh) ```bash

!/bin/bash

创建日志存储目录

mkdir -p /opt/bigdata/minio/logs

分别在三个节点上创建存储目录

mkdir -p /opt/bigdata/minio/data/export{1,2,3,4}

创建配置目录

mkdir -p /etc/minio export MINIO_ROOT_USER=admin export MINIO_ROOT_PASSWORD=admin123456

在三台机器上都执行该文件,即以分布式的方式启动了MINIO

--address "0.0.0.0:9000" 挂载9001端口为api端口(如Java客户端)访问的端口

--console-address ":9000" 挂载9000端口为web端口;

/opt/bigdata/minio/minio server --address 0.0.0.0:9000 --console-address 0.0.0.0:9001 --config-dir /etc/minio \ http://local-168-182-110/opt/bigdata/minio/data/export1 \ http://local-168-182-110/opt/bigdata/minio/data/export2 \ http://local-168-182-110/opt/bigdata/minio/data/export3 \ http://local-168-182-110/opt/bigdata/minio/data/export4 \ http://local-168-182-111/opt/bigdata/minio/data/export1 \ http://local-168-182-111/opt/bigdata/minio/data/export2 \ http://local-168-182-111/opt/bigdata/minio/data/export3 \ http://local-168-182-111/opt/bigdata/minio/data/export4 \ http://local-168-182-112/opt/bigdata/minio/data/export1 \ http://local-168-182-112/opt/bigdata/minio/data/export2 \ http://local-168-182-112/opt/bigdata/minio/data/export3 \ http://local-168-182-112/opt/bigdata/minio/data/export4 > /opt/bigdata/minio/logs/minio_server.log ```

【温馨提示】下面脚本复制时 \ 后不要有空格,还有就是上面的目录是对应的一块磁盘,而非简单的在/opt/bigdata/minio/data目录下创建四个目录,要不然会报如下错误,看提示以为是root权限问题。part of root disk, will not be used (*errors.errorString)

在这里插入图片描述

5)启动服务

```bash

在三台机器上都执行该文件,即以分布式的方式启动了MINIO

sh /opt/bigdata/minio/run.sh 添加或修改minio.service,通过systemctl启停服务(推荐) - `WorkingDirectory`:二进制文件目录 - `ExecStart`:指定集群启动脚本bash

如果使用rpm安装,minio.service就会自动生成,只要修改就行

cat > /usr/lib/systemd/system/minio.service <<EOF [Unit] Description=Minio service Documentation=https://docs.minio.io/

[Service] WorkingDirectory=/opt/bigdata/minio ExecStart=/opt/bigdata/minio/run.sh

Restart=on-failure RestartSec=5

[Install] WantedBy=multi-user.target EOF 修改文件权限bash chmod +x /usr/lib/systemd/system/minio.service && chmod +x /opt/bigdata/minio/minio && chmod +x /opt/bigdata/minio/run.sh

将文件copy其它节点local-168-182-111,local-168-182-112

scp -r /usr/lib/systemd/system/minio.servicee local-168-182-111:/usr/lib/systemd/system/minio.service scp -r /opt/bigdata/minio local-168-182-111:/opt/bigdata/

scp -r /usr/lib/systemd/system/minio.service local-168-182-112:/usr/lib/systemd/system/minio.service scp -r /opt/bigdata/minio local-168-182-112:/opt/bigdata/ 启动集群bash #重新加载服务 systemctl daemon-reload

启动服务

systemctl start minio

加入自启动

systemctl enable minio ``` 在这里插入图片描述 访问MinIO,三个节点都可以访问 http://local-168-182-110:9001 http://local-168-182-111:9001 http://local-168-182-112:9001

账号密码:admin/admin123456

在这里插入图片描述

6)使用 nginx 负载均衡

单独对每个节点进行访问显然不合理,通过使用 nginx 代理,进行负载均衡则很有必要。简单的配置如下:

```bash

安装nginx

yum install epel-release -y yum install nginx -y systemctl start nginx systemctl status nginx systemctl enable nginx ``` 添加配置文件,配置内容如下:

```bash vi /etc/nginx/conf.d/minio.conf

upstream minio_api { server 192.168.182.110:9000; server 192.168.182.111:9000; server 192.168.182.112:9000; }

upstream minio_console { server 192.168.182.110:9001; server 192.168.182.111:9001; server 192.168.182.112:9001; }

server{ listen 19000; server_name 192.168.182.110;

ignore_invalid_headers off;
client_max_body_size 0;
proxy_buffering off;

location / {
    proxy_set_header   X-Forwarded-Proto $scheme;
    proxy_set_header   Host              $http_host;
    proxy_set_header   X-Real-IP         $remote_addr;

    proxy_connect_timeout 300;
    proxy_http_version 1.1;
    chunked_transfer_encoding off;
    proxy_ignore_client_abort on;

    proxy_pass http://minio_api;
}

}

server{ listen 19001; server_name 192.168.182.110;

ignore_invalid_headers off;
client_max_body_size 0;
proxy_buffering off;

location / {
    proxy_set_header   X-Forwarded-Proto $scheme;
    proxy_set_header   Host              $http_host;
    proxy_set_header   X-Real-IP         $remote_addr;

    proxy_connect_timeout 300;
    proxy_http_version 1.1;
    chunked_transfer_encoding off;
    proxy_ignore_client_abort on;

    proxy_pass http://minio_console;
}

}

``` 重启加载配置

```bash nginx -t nginx -s reload

或者

systemctl reload nginx ``` 访问:http://local-168-182-110:19001 在这里插入图片描述

六、MinIO 客户端 ( mc)

  • MinIO Client mc命令行工具为 UNIX 命令(如ls、cat、cp、mirror和)提供了一种现代替代方案,并diff支持文件系统和兼容 Amazon S3 的云存储服务。
  • mc命令行工具是为与 AWS S3 API 兼容而构建的,并针对预期的功能和行为测试了 MinIO 和 AWS S3。
  • MinIO 不为其他与 S3 兼容的服务提供任何保证,因为它们的 S3 API 实现是未知的,因此不受支持。虽然mc 命令可以按文档说明工作,但任何此类使用都需要您自担风险。

1)下载

bash cd /opt/bigdata/minio/ wget https://dl.min.io/client/mc/release/linux-amd64/mc chmod +x mc ./mc --help

2)添加MinIO存储服务

MinIO服务器显示URL,访问权和秘密密钥。 【用法】 bash mc config host add <ALIAS> <YOUR-MINIO-ENDPOINT> [YOUR-ACCESS-KEY] [YOUR-SECRET-KEY] 【示例】 ```bash cd /opt/bigdata/minio/

明文输入

./mc config host add minio http://local-168-182-110:19000 admin admin123456

密文输入(推荐)

./mc config host add minio http://local-168-182-110:19000 Enter Access Key: admin Enter Secret Key: admin123456 ```

3)测试

```bash cd /opt/bigdata/minio/

获取已配置别名“ minio”的MinIO服务器信息

./mc admin info minio

添加外壳别名以获取信息,以便恢复。

alias minfo='/opt/bigdata/minio/mc admin info' alias mheal='/opt/bigdata/minio/mc admin heal' ``` 在这里插入图片描述

更多示例操作,可以参考官方文档:http://docs.minio.org.cn/docs/master/minio-admin-complete-guide

【温馨提示】如果有条件,也可以使用腾讯云的cos(Cloud Object Storage:云对象存储)和阿里云的oss(Object Storage Service:对象存储服务)等公有云产品。

到这里MinIO的基本概念和环境部署就到这结束了,后续会更新MinIO的实战操作,请小伙伴耐心等待,有疑问的小伙伴欢迎给我留言哦~