分散式編碼

MinIO 分散式編碼概述

MinIO 實作分散式編碼作為提供資料冗餘和可用性的核心元件。此頁面提供 MinIO 分散式編碼的簡介。

請參閱可用性和彈性和部署架構，以取得有關 MinIO 如何在生產部署中使用分散式編碼的更多資訊。

分散式編碼基礎

注意

本節中的圖表和內容呈現了 MinIO 分散式編碼操作的簡化視圖，並非旨在表示 MinIO 完整分散式編碼實作的複雜性。

MinIO 將每個伺服器池中的磁碟機分組為一個或多個相同大小的 分散式集合。

Diagram of erasure set covering 4 nodes and 16 drives — 上述範例部署由 4 個節點組成，每個節點有 4 個磁碟機。MinIO 使用由跨所有四個節點的所有 16 個磁碟機組成的單個分散式集合初始化。

MinIO 在初始化伺服器池時，會決定分散式集合的最佳數量和大小。在初始設定完成後，您無法修改這些設定。

對於每個寫入操作，MinIO 會將物件分割成資料和同位分片。

分散式集合條帶大小決定了部署的最大可能同位。用於判斷要產生資料和同位分片數量的公式為

N (ERASURE SET SIZE) = K (DATA) + M (PARITY)

Diagram of possible erasure set parity settings — 上述範例部署的分散式集合有 16 個磁碟機。這可以支援 `EC:0` 和 1/2 分散式集合磁碟機之間的同位，或 `EC:8`。

您可以將同位值設定為 0 到 1/2 的分散式集合大小之間。

Diagram of an object being sharded using MinIO's Reed-Solomon Erasure Coding algorithm. — MinIO 使用 Reed-Solomon 分散式編碼實作，並將物件分割以在分散式集合中分發。上述範例部署的分散式集合大小為 16，同位為 `EC:4`

如果稍後變更同位值，以給定同位設定寫入的物件不會自動更新。

MinIO 至少需要 K 個任何類型的分片才能讀取物件。

此處的值 K 構成部署的讀取仲裁。因此，分散式集合必須至少有 K 個運作正常的磁碟機，才能支援讀取操作。

Diagram of a 4-node 16-drive deployment with one node offline. — 此部署有一個離線節點，導致僅剩 12 個運作正常的磁碟機。該物件以 `EC:4` 寫入，讀取仲裁為 `K=12`。因此，此物件維持讀取仲裁，並且 MinIO 可以重新建構它以進行讀取操作。

MinIO 無法重新建構已失去讀取仲裁的物件。此類物件可以透過其他方式復原，例如複寫重新同步。

MinIO 至少需要 K 個 erasure set 磁碟才能寫入物件。

此處的數值 K 構成部署的寫入仲裁。因此，erasure set 必須至少有 K 個可用的線上磁碟，才能支援寫入操作。

Diagram of a 4-node 16-drive deployment where one node is offline. — 此部署有一個離線節點，導致僅剩 12 個健康的磁碟。客戶端以 `EC:4` 同位設定寫入物件，其中 erasure set 的寫入仲裁為 `K=12`。此 erasure set 維持寫入仲裁，MinIO 可以使用它進行寫入操作。

如果同位 EC:M 恰好是 erasure set 大小的 1/2，則寫入仲裁為 K+1。

這可防止腦裂類型的狀況，例如網路問題將 erasure set 磁碟的一半與另一半隔離。

Diagram of an erasure set with where Parity ``EC:M`` is 1/2 the set size — 由於暫時性的網路故障，此部署有兩個節點離線。客戶端以 `EC:8` 同位設定寫入物件，其中 erasure set 的寫入仲裁為 `K=9`。此 erasure set 已失去寫入仲裁，MinIO 無法使用它進行寫入操作。

K+1 的邏輯可確保客戶端不會潛在地將同一個物件寫入兩次 - 一次寫入 erasure set 的每個「一半」。

對於維持讀取仲裁的物件，MinIO 可以使用任何資料或同位分片來修復受損的分片。

Diagram of MinIO using parity shards to heal lost data shards on a node. — 由於磁碟故障，具有 `EC:4` 的物件在 12 個資料分片中失去了 4 個。由於物件已維持**讀取仲裁**，MinIO 可以使用可用的同位分片修復那些遺失的資料分片。

使用 MinIO Erasure Coding Calculator 來探索您計劃的拓撲中可能的 erasure set 大小和分佈。在可能的情況下，每個節點使用偶數個節點和磁碟，以簡化拓撲規劃和磁碟/erasure-set 分佈的概念化。

獨佔磁碟存取權

MinIO 要求對物件儲存提供的磁碟或磁區具有獨佔存取權。沒有其他程序、軟體、腳本或人員應直接對提供給 MinIO 的磁碟或磁區，或 MinIO 放置在其上的物件或檔案執行任何操作。

除非 MinIO 工程部門指示，否則請勿使用腳本或工具直接修改、刪除或移動所提供磁碟上的任何資料分片、同位分片或元數據檔案，包括從一個磁碟或節點移動到另一個。此類操作很可能會導致廣泛的損壞和超出 MinIO 修復能力的資料遺失。

Erasure 同位和儲存效率

為部署設定同位是在可用性和總可用儲存空間之間取得平衡。較高的同位值會增加磁碟或節點故障的復原能力，但會犧牲可用儲存空間，而較低的同位值則提供最大的儲存空間，但對磁碟/節點故障的容忍度較低。使用 MinIO Erasure Code Calculator 來探索同位對您計劃的叢集部署的影響。

下表列出在由 1 個節點和 16 個 1TB 磁碟組成的 MinIO 部署中，不同 erasure 編碼同位等級的結果

16 個磁碟 MinIO 叢集中同位設定的結果
同位	總儲存空間	儲存比例	讀取操作的最小磁碟數量	寫入操作的最小磁碟數量
`EC: 4` (預設)	12 Tebibytes	0.750	12	12
`EC: 6`	10 Tebibytes	0.625	10	10
`EC: 8`	8 Tebibytes	0.500	8	9

位元衰減保護

位元衰減是指儲存媒體層級上隨機變化所導致的無聲資料損壞。對於資料磁碟，通常是代表資料的電荷或磁性方向衰減的結果。這些來源包括停電期間的小電流尖峰，以及導致位元翻轉的隨機宇宙射線。由此產生的「位元衰減」可能會在資料媒體上造成細微的錯誤或損壞，而不會觸發監控工具或硬體。

MinIO 最佳化的 HighwayHash 演算法實作，可確保其即時擷取並修復損壞的物件。從端到端確保完整性，方法是計算 READ 的雜湊，並在 WRITE 時從應用程式、跨網路到記憶體或磁碟進行驗證。此實作專為速度而設計，可以在 Intel CPU 的單個核心上實現超過 10 GB/秒的雜湊速度。