go语言编写的开源对象存储服务系统Minio

go语言编写的开源对象存储服务系统Minio

Minio 是个基于 Golang 编写的开源对象存储套件,基于Apache License v2.0开源协议,虽然轻量,却拥有着不错的性能。它兼容亚马逊S3云存储服务接口。可以很简单的和其他应用结合使用,例如 NodeJS、Redis、MySQL等。功能类似于阿里云的OSS,在国内外都有较大的用户使用量。MinIO 的应用场景除了可以作为私有云的对象存储服务来使用,也可以作为云对象存储的网关层,无缝对接 Amazon S3 或者 MicroSoft Azure 。

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特点

高性能:

作为一款高性能存储,在标准硬件条件下,其读写速率分别可以达到 55Gb/s 和 35Gb/s。并而 MinIO 支持一个对象文件可以是任意大小,从几kb到最大5T不等。

可扩展:

不同MinIO集群可以组成联邦,并形成一个全局的命名空间,并且支持跨越多个数据中心。

云原生:

容器化、基于K8S的编排、多租户支持。

Amazon S3兼容:

使用 Amazon S3 v2 / v4 API。可以使用Minio SDK,Minio Client,AWS SDK 和 AWS CLI 访问Minio服务器。

可对接多种后端存储:

除了Minio自己的文件系统,还支持 DAS、 JBODs、NAS、Google云存储和 Azure Blob存储。

SDK支持:

GO SDK: https://github.com/minio/minio-go

JavaSDK: https://github.com/minio/minio-java

PythonSDK: https://github.com/minio/minio-py

Lambda计算:

Minio服务器通过其兼容AWS SNS / SQS的事件通知服务触发Lambda功能。支持的目标是消息队列,如Kafka,NATS,AMQP,MQTT,Webhooks以及Elasticsearch,Redis,Postgres和MySQL等数据库。

图形化界面

有操作页面。

功能简单:

不容易出错,快速启动。

支持纠删码:

MinIO使用纠删码、Checksum来防止硬件错误和静默数据污染。在最高冗余度配置下,即使丢失1/2的磁盘也能恢复数据。

存储机制

Minio 使用纠删码 erasure code和校验和 checksum。 即便丢失一半数量(N/2)的硬盘,仍然可以恢复数据。

校验和

保护数据免受硬件故障和无声数据损坏

纠删码

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-所罗门类纠删码和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份数据,并能通过n+m份中的任意n份数据,还原为原始数据。即如果有任意小于等于m份的数据失效,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。 这就意味着如果是12块盘,一个对象会被分成6个数据块、6个奇偶校验块,可以丢失任意6块盘(不管其是存放的数据块还是奇偶校验块),仍可以从剩下的盘中的数据进行恢复。

RS code编码数据恢复原理

RS编码以word为编码和解码单位,大的数据块拆分到字长为w(取值一般为8或者16位)的word,然后对word进行编解码。 数据块的编码原理与word编码原理相同,后文中以word为例说明,变量Di, Ci将代表一个word。
把输入数据视为向量D=(D1,D2,..., Dn), 编码后数据视为向量(D1, D2,..., Dn, C1, C2,.., Cm),RS编码可视为如下(图1)所示矩阵运算。
图1最左边是编码矩阵(或称为生成矩阵、分布矩阵,Distribution Matrix),编码矩阵需要满足任意n*n子矩阵可逆。为方便数据存储,编码矩阵上部是单位阵(n行n列),下部是m行n列矩阵。下部矩阵可以选择范德蒙德矩阵或柯西矩阵。

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RS最多能容忍m个数据块被删除。 数据恢复的过程如下:

(1)假设D1、D4、C2丢失,从编码矩阵中删掉丢失的数据块/编码块对应的行。(图2、3)
(2)由于B' 是可逆的,记B'的逆矩阵为 (B'^-1),则B' * (B'^-1) = I 单位矩阵。两边左乘B' 逆矩阵。 (图4、5)
(3)得到如下原始数据D的计算公式 。

(4)对D重新编码,可得到丢失的编码
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http://www.minio.org.cn/

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