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

详细介绍

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：

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。
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。
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。
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

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

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。
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。
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

拉取镜像：
```
docker pull minio/minio
```

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 \          #新版目录已经更改为/mnt/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。

docker-compose.yaml

version: '3.9'  # 使用最新的Docker Compose版本以利用新特性

services:
  minio:
    image: minio/minio:RELEASE.2024-01-05T22-17-24Z.fips  # 使用最新稳定版镜像（或指定特定版本）
    container_name: minio
    ports:
      - "19000:9000"  # 根据实际需求决定是否暴露9001端口，用于HTTPS访问时需要
      - "19001:9001"  # 根据实际需求决定是否暴露9001端口，用于HTTPS访问时需要
    environment:
      MINIO_ROOT_USER: youradminaccount
      MINIO_ROOT_PASSWORD: youradminpassword
      #MINIO_BROWSER: off  # （可选）关闭Web浏览器界面，如果只通过API访问
      #MINIO_OPTS: server --address ":9000"  # （可选）自定义启动参数，比如启用多节点集群模式等
    volumes:
      - /your pathto/minio_data:/data  # 确保宿主机目录存在并有合适的权限
    command: server /data --console-address ":9001"  --address ":9000" # 指定控制台监听的静态端口为9001

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

安装依赖：

sudo yum install -y epel-release
sudo yum install -y mc httpd-tools

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。
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：

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
步骤2：解压并安装
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。
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 <MINIO_ACCESS_KEY>、<MINIO_SECRET_KEY> 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 <MINIO_ACCESS_KEY> --secret-key <MINIO_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
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。
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）。
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

安装Homebrew（如果尚未安装）：

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

使用Homebrew安装MinIO：
```
brew install minio/stable/minio
```
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：

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

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
```
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：

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_id和aws_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-endpoint、your-access-key和your-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。