SpringBoot与Minio的极速之旅：解锁文件切片上传新境界

news2024/9/21 22:33:25

目录

一、前言

二、对象存储（Object Storage）介绍

（1）对象存储的特点

（2）Minio 与对象存储

（3）对象存储其他存储方式的区别

（4）对象存储的应用场景

三、Minio基础介绍

（1）主要特性

（2）应用场景

（3）架构和部署

四、SringBoot集成MinIO实现切片上传

1. 引入依赖

2.配置MinIO相关配置信息

3. 配置 MinIO 客户端

4. 创建文件切片上传服务

5. 创建文件切片上传控制器

6.测试及说明

一、前言

在数字化时代，文件上传是众多应用不可或缺的一环。随着文件体积的增大和用户对上传速度的追求，传统的上传方式已难以满足需求。SpringBoot作为Java开发者的利器，结合Minio这一高性能对象存储解决方案，为我们提供了一种全新的文件上传体验——文件切片极速上传。

本文将带领读者深入探索SpringBoot与Minio的结合，通过文件切片技术，实现高效、稳定的文件上传。我们将从基础概念出发，逐步介绍这个文件切片上传系统，解锁上传速度的新境界。希望对正在研究文件存储的小伙伴们有所启发~

二、对象存储（Object Storage）介绍

首先简单介绍一下对象存储的相关概念~~~

对象存储是一种数据存储架构，它将数据作为对象进行管理，而不是传统的文件系统或块存储方式。每个对象通常包含数据本身、元数据和唯一标识符。对象存储适用于大规模数据存储和高并发访问场景，具有高扩展性、高可靠性和低成本的特点。

（1）对象存储的特点

  1. 高扩展性：

    • 对象存储系统可以轻松扩展存储容量，通过增加存储节点来满足不断增长的数据需求。

  2. 高可靠性：

    • 对象存储系统通常采用数据冗余和分布式存储技术，确保数据的高可用性和可靠性。即使部分节点故障，数据也不会丢失。

  3. 低成本：

    • 对象存储采用廉价的存储介质（如硬盘），并通过数据压缩和去重技术减少存储空间的占用，从而降低存储成本。

  4. 丰富的元数据：

    • 每个对象都包含丰富的元数据，可以用于描述数据的属性、访问权限等信息，方便数据的检索和管理。

  5. RESTful API：

    • 对象存储系统通常提供 RESTful API，方便开发者通过 HTTP 协议进行数据的上传、下载和管理。

（2）Minio 与对象存储

Minio 是一个典型的对象存储解决方案，它完全兼容 Amazon S3 API，提供了以下对象存储的核心功能：

  1. 对象管理：

    • Minio 将数据作为对象进行管理，每个对象包含数据本身、元数据和唯一标识符。用户可以通过 S3 API 进行对象的创建、读取、更新和删除操作。

  2. 存储桶（Bucket）：

    • 存储桶是对象的容器，类似于文件系统中的目录。用户可以在 Minio 中创建和管理多个存储桶，每个存储桶可以包含多个对象。

  3. 访问控制：

    • Minio 支持基于存储桶和对象的访问控制，用户可以通过策略（Policy）和访问控制列表（ACL）来管理数据的访问权限。

  4. 数据冗余：

    • Minio 支持分布式部署，通过数据冗余技术确保数据的高可用性和可靠性。分布式 Minio 可以自动处理数据复制和故障恢复。

  5. 数据加密：

    • Minio 支持数据加密，包括服务器端加密和客户端加密，确保数据在传输和存储过程中的安全性。

  6. RESTful API：

    • Minio 提供 RESTful API，方便开发者通过 HTTP 协议进行数据的管理和访问。

（3）对象存储其他存储方式的区别

对象存储（Object Storage）和普通存储（包括文件存储和块存储）是三种不同的数据存储架构，它们在数据管理方式、扩展性、性能和应用场景等方面存在显著差异。

存储方式数据管理方式扩展性性能应用场景优点缺点
对象存储数据作为对象进行管理，每个对象包含数据本身、元数据和唯一标识符。对象存储通常提供 RESTful API 进行数据访问和管理。具有极高的扩展性，可以通过增加存储节点来扩展存储容量和提高性能。适用于大规模数据访问和高并发场景，具有较高的吞吐量和较低的延迟。适用于大规模数据存储和高并发访问场景，如静态网站托管、大数据处理、备份和归档、云原生应用等。

高扩展性：可以轻松扩展存储容量和性能；

高可靠性：通过数据冗余和分布式存储确保数据的高可用性和可靠性；

低成本：采用廉价的存储介质，并通过数据压缩和去重技术降低存储成本；

丰富的元数据：每个对象包含丰富的元数据，方便数据的检索和管理；

RESTful API：提供 RESTful API，方便开发者进行数据访问和管理。

延迟较高：相对于块存储，对象存储的延迟较高，不适用于对延迟要求极高的应用场景。

复杂性：对象存储的架构和管理相对复杂，需要专业的技术团队进行维护。

文件存储数据作为文件和目录层次结构进行管理，类似于传统的文件系统。文件存储通常提供文件路径进行数据访问。扩展性有限，通常受限于单个服务器的存储容量和性能。适用于中小规模数据访问，性能受限于单个服务器的处理能力。适用于文件共享和协作场景，如企业文件服务器、网络附加存储（NAS）等。

简单易用：文件存储的架构和管理相对简单，易于使用和维护。

兼容性：兼容传统的文件系统操作，方便用户进行数据访问和管理。

扩展性有限：受限于单个服务器的存储容量和性能，难以扩展。

性能有限：性能受限于单个服务器的处理能力，不适用于高并发和大规模数据访问场景。

块存储数据作为固定大小的块进行管理，每个块具有唯一的标识符。块存储通常作为虚拟机的存储卷使用，提供低延迟的数据访问。扩展性一般，通常通过增加存储设备或扩展存储区域网络（SAN）来提高存储容量。提供低延迟的数据访问，适用于对性能要求较高的应用场景，如数据库和虚拟机。适用于对性能要求较高的应用场景，如数据库、虚拟化环境、高性能计算等。

低延迟：提供低延迟的数据访问，适用于对性能要求较高的应用场景。

高性能：适用于数据库、虚拟化环境等高性能计算场景。

扩展性有限：通常通过增加存储设备或扩展存储区域网络（SAN）来提高存储容量，扩展性有限。

成本较高：相对于对象存储，块存储的成本较高，特别是在大规模存储场景下。

（4）对象存储的应用场景

对象存储适用于多种应用场景，包括但不限于：

  • 静态网站托管：对象存储可以作为静态网站的存储和分发平台，提供高速的内容传输。

  • 大数据处理：对象存储可以作为大数据处理框架（如 Hadoop、Spark）的存储后端，提供高效的数据访问。

  • 备份和归档：对象存储可以用于企业数据的备份和归档，确保数据的安全性和可恢复性。

  • 云原生应用：对象存储与 Kubernetes 等容器编排平台无缝集成，适用于云原生应用的存储需求。

三、Minio基础介绍

Minio 是一个开源的高性能对象存储解决方案，专为云原生应用设计。它兼容 Amazon S3 API，提供了简单、可靠的存储服务，适用于各种规模的应用场景。Minio 的设计理念是轻量级和高性能，使其成为容器化和微服务架构中的理想选择。

（1）主要特性

  1. 兼容 S3 API：

    • Minio 完全兼容 Amazon S3 API，这意味着开发者可以使用现有的 S3 客户端和工具与 Minio 进行交互，无需修改代码。

  2. 分布式存储：

    • Minio 支持分布式部署，可以通过扩展节点来增加存储容量和提高性能。分布式 Minio 可以自动处理数据冗余和故障恢复，确保数据的高可用性和可靠性。

  3. 高性能：

    • Minio 采用 Go 语言编写，具有出色的性能和低延迟。它能够处理大规模的数据传输，适用于高并发场景。

  4. 数据安全：

    • Minio 支持数据加密（包括服务器端加密和客户端加密），确保数据在传输和存储过程中的安全性。

  5. 简单易用：

    • Minio 的安装和配置非常简单，支持多种操作系统和平台。它还提供了丰富的管理工具和 API，方便开发者进行管理和监控。

  6. 开源免费：

    • Minio 是开源项目，采用 Apache License 2.0 许可，用户可以免费使用并对其进行二次开发。

（2）应用场景

Minio 适用于多种应用场景，包括但不限于：

  • 静态网站托管：Minio 可以作为静态网站的存储和分发平台，提供高速的内容传输。

  • 大数据处理：Minio 可以作为大数据处理框架（如 Hadoop、Spark）的存储后端，提供高效的数据访问。

  • 备份和归档：Minio 可以用于企业数据的备份和归档，确保数据的安全性和可恢复性。

  • 云原生应用：Minio 与 Kubernetes 等容器编排平台无缝集成，适用于云原生应用的存储需求。

（3）架构和部署

Minio 支持单节点和分布式部署两种模式：

  • 单节点部署：适用于小规模应用和开发测试环境。单节点 Minio 部署简单，易于管理。

  • 分布式部署：适用于大规模应用和高可用性需求。分布式 Minio 通过多个节点组成存储集群，提供更高的性能和可靠性。

Minio 的部署可以通过 Docker 容器、Kubernetes 集群或直接在物理服务器上进行。它还提供了丰富的命令行工具和 Web 管理界面，方便用户进行配置和管理。这里主要介绍SpringBoot与minio的集成，因此这块笔者就不单独说明部署的详细方式了，仅采用容器化单实例服务进行。

#自定义账号密码运行容器
[root@node01 ~]# docker run -d \
> -p 9000:9000 \
> -p 9001:9001 \
> --name minio \
> -v /data/minio/data:/data \
> -e "MINIO_ROOT_USER=admin" \
> -e "MINIO_ROOT_PASSWORD=admin123" \
> swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/minio/minio:RELEASE.2024-06-13T22-53-53Z server /data --console-address ":9001"
Unable to find image 'swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/minio/minio:RELEASE.2024-06-13T22-53-53Z' locally
RELEASE.2024-06-13T22-53-53Z: Pulling from ddn-k8s/docker.io/minio/minio
d95a8f5a9b46: Pull complete 
392be19a63f6: Pull complete 
86f90f8ca150: Pull complete 
7dc3c1e5f08a: Pull complete 
1ab6ab2ba6f0: Pull complete 
6fac698163eb: Pull complete 
6a4e2f681031: Pull complete 
53a5b322abdc: Pull complete 
Digest: sha256:98fe67c08bf95945b34f8e74622976495e6c47b3e8dd2faed079ac2804b98c97
Status: Downloaded newer image for swr.cn-north-4.myhuaweicloud.com/ddn-k8s/docker.io/minio/minio:RELEASE.2024-06-13T22-53-53Z

四、SringBoot集成MinIO实现切片上传

1. 引入依赖

首先，在你的 pom.xml 文件中引入必要的依赖，包括 minio 和其他相关依赖：

<dependency>
    <groupId>io.minio</groupId>
    <artifactId>minio</artifactId>
    <version>8.5.7</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>commons-fileupload</groupId>
    <artifactId>commons-fileupload</artifactId>
    <version>1.5</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>commons-io</groupId>
    <artifactId>commons-io</artifactId>
    <version>2.11.0</version>
</dependency>

2.配置MinIO相关配置信息

首先需要在MinIO服务页面配置一个令牌桶（Bucket），MinIO使用bucket来组织对象。bucket类似于文件系统中的文件夹或目录，其中每个bucket可以容纳任意数量的对象。这里咱们创建一个名为test的bucket。

  • versioning（版本控制）：允许在同一键下保持同一对象的多个版本。

  • Object Locking（对象锁定）：防止对象被删除。需要支持保留和合法持有。只能在创建桶时启用。

  • Quota（配额）：限制bucket中的数据量。

  • Retention（存放）：开启会施加规则，在一段时间内防止对象删除。为了设置桶保留策略，必须启用版本控制。

然后需要创建API的访问凭证，这个用于minio在springboot配置文件中使用时的配置。

完成后保留好access key和secret key信息。接下来可以在springboot的yml配置文件中配置minio的相关信息了：

server:
  port: 8919
spring:
  servlet:
    multipart:
      enabled: true
      max-file-size: 2048MB
      max-request-size: 2048MB
  config:
    file-server:
    #文件服务，local/minio，local本地文件服务，minio minio服务
      type: minio
      local:
        secret: e9eaa184ac1b4068829edb4f3ea978f4
        # 防盗链st有效时长（秒）
        st-effective-time: 300
        file-dir: D:/springboot-test/uploadFile
        preview-url: http://127.0.0.1:8918
      minio:
        access-key: ZTsent9wl6UlKBGiNoaD
        secret-key: b1CXhMIovbevJ2q9LQuPR4lhaFNCqSlX2o5EgQtW
        url: http://192.168.1.201:9000
        bucket-name: test

  • access-key和secret-key是访问minio服务的凭证，就是上面刚创建的。

  • url是minio服务的地址，这里要区分web端的访问地址9001，默认9000是mino的服务地址。

  • bucket-name是存储文件的桶名，这个咱们生成的名称是test。

3. 配置 MinIO 客户端

在你的 SpringBoot 应用中配置 MinIO 客户端。可以通过创建一个配置类来实现：

package com.yy.fs.config;
​
import io.minio.MinioClient;
import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
​
/**
 * Minio 配置
 *
 * @author young
 * @date 2024/09/03
 */
@Configuration
@Data
@ConfigurationProperties("config.file-server.minio")
public class MinioConfig {
    private String accessKey;
    private String secretKey;
    private String url;
    private String bucketName;
​
    @Bean
    public MinioClient minioClient() {
        return MinioClient.builder()
                .endpoint(url)
                .credentials(accessKey, secretKey)
                .build();
    }
}

4. 创建文件切片上传服务

创建一个服务类来处理文件切片上传的逻辑：

package com.yy.fs.mytest;
​
import io.minio.BucketExistsArgs;
import io.minio.MakeBucketArgs;
import io.minio.MinioClient;
import io.minio.PutObjectArgs;
import io.minio.errors.*;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;
​
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.util.Objects;
​
@Service
public class FileUploadService {
​
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(FileUploadService.class);
    @Autowired
    private MinioClient minioClient;
​
    /*
    * uploadChunk 用于上传文件块，参数包括桶名、对象名和文件块。
    */
    public void uploadChunk(String bucketName, String objectName,  MultipartFile chunkFile) throws IOException, ServerException, InsufficientDataException, ErrorResponseException, NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, InvalidResponseException, XmlParserException, InternalException {
        // 检查指定的桶是否存在，如果不存在则创建一个新的桶。
        boolean isExist =
                minioClient.bucketExists(BucketExistsArgs.builder().bucket(bucketName).build());
        if (!isExist) {
            // Make a new bucket called bucket.
            minioClient.makeBucket(MakeBucketArgs.builder().bucket(bucketName).build());
        } else {
            LOGGER.info("Bucket " + bucketName + " already exists.");
        }
        byte[] bytes = chunkFile.getBytes();
        ByteArrayInputStream byteArrayInputStream = new ByteArrayInputStream(bytes);
​
        String suffix = objectName.contains(".") ? objectName.substring(objectName.lastIndexOf(".")):"";
        // 使用MinIO客户端上传文件块到指定的桶和对象名
        minioClient.putObject(
                PutObjectArgs.builder()
                        .bucket(bucketName)
                        .object(objectName.substring(0,objectName.lastIndexOf(".")) + "_chunk"  + suffix)
                        .stream(byteArrayInputStream, byteArrayInputStream.available(), -1)
                        .build()
        );
    }
}

5. 创建文件切片上传控制器

创建一个控制器来处理文件切片上传的请求，在实际项目中根据前端的参数传入即可：

package com.yy.fs.mytest;
​
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;
​
@RestController
public class FileUploadController {
​
    @Autowired
    private FileUploadService fileUploadService;
​
    @PostMapping("/uploadChunk")
    public String uploadChunk(
            @RequestParam("bucketName") String bucketName,
            @RequestParam("objectName") String objectName,
            @RequestParam("chunkFile") MultipartFile chunkFile) {
        try {
            fileUploadService.uploadChunk(bucketName, objectName,  chunkFile);
            return "Chunk  uploaded successfully";
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return "Failed to upload chunk ";
        }
    }
}

6.测试及说明

最后使用测试工具测试一下，这里咱们上传一个视频文件进行测试：

上传成功后可以在MinIO界面查看到已上传的视频信息：

并且支持下载，预览与分享，基本算一个文件存储系统类似的玩意。但是实际在服务存储的目录下就不同了：

data目录下随着我们创建一个test的桶而生成了一个test文件，当文件通过后端接口传入minio后根据文件大小自动被切片为了很多小文件，这也难怪他的文件上传速度要比直接上传整个文件高效多了。更主要的是可以省略去构建切片方法实现切片逻辑的步骤，让minio自己完成。感兴趣的小伙伴可参考下方链接继续研究一下~

参考地址：MinIO中文文档

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