分布式架构下如何选择最佳 Store?
一、背景
开务数据库是一款云原生分布式数据库,基于分布式架构特点其存储数据默认有 3 份,分别存储在各节点下的不同 Store 中。在多节点多 Store 的情况下,如何选择存储数据的 Store 就显得尤为重要。
开务数据库中通过特定算法,根据 Store 的存储容量、磁盘介质以及每个 Store 的 QPS 等综合因素,计算出最佳的 Store 以完成数据存储,我们把这个过程称之为 Store 的 Rebalance。但是此过程从集群初始化就持续地进行,因此将会带来 2 大问题:
1)在数据量很大的情况下,如果从初始即进行 Store Rebalance,那么就会严重影响性能;
2)如果存放数据的磁盘出现问题则需及时更换,那就意味着需暂停集群服务,等待更换完毕之后才能重启服务。
为此,开务数据库研发了 Store 的禁用启用功能,接下来为大家详细介绍具体的设计思路。
二、设计思路
针对第 1 个问题,我们需要通过特定手段,在特定时间控制 Store 的行为,使它参与或不参与 Rebalance。这样即可实现在业务繁忙的场景下,禁止 Store 参与正常的 Rebalance,避免性能消耗;等到空闲时段,再启用 Store 进行 Rebalance。
至于第 2 个问题,我们仅需禁用出现问题的 Store,再将该 Store 上的数据全部迁移到其他可用的 Store 上,从而完成不停机磁盘更换操作。
三、总体设计
Store 的禁用启用功能主要作用于 Rebalance,因为 Rebalance 是在 Store 级别上的,所以该需求可以转换为加入节点后,不会将集群中其他 Store 上的数据副本迁移到加入集群节点上挂载的 Store 中。
在启动命令上给挂载 Store 加一个属性 STATE(DISABLE/ENABLE)用来表示该 Store 此时的状态;然后在进行 Rebalance 时将属性 STATE 为 DISABLE 的 Store 全部过滤掉,仅留下 ENABLE 的 Store 进行 Rebalance。这样的做法可以避免 STATE 为 DISABLE 的 Store 参与 Rebalance 。
在用户空闲的时间段,通过 Update 命令将该 Store 的 STATE 变为 ENABLE,使得该 Store 重新加入 Rebalance,这样即可完成控制 Store 的 Rebalance。此外如果想要完成更换磁盘操作,我们需要将该 Store 上的副本全部都转移到其他 Store 上,转移完毕后更换该 Store 则不会对业务造成影响,如此便可实现禁用和启用 Store。
四、逻辑架构
执行命令启动节点时,通过命令解析获取 STATE 值,将解析到的 STATE 值保存在存储层,之后根据存储层记录状态完成 Store 的初始化,使得该 Store 中包含命令中的 STATE 属性。
副本层在进行 Rebalance 时,会从现有的 Store 中根据选择一批 Store 组成一个 List,在这里需增加一个约束:过滤掉 STATE 值为 DISABLE 的 Store,即可获取到由用户控制的 List,如此便可实现手动控制 Rebalance。
在执行 Update 命令时,根据 STATE 值来完成存储层初始化的 STATE 值修改,修改的值为 Update 命令中解析出来的 STATE 值。这样即可改变 Store 的 STATE 状态,之后通过节点之间的通信方式来广播到其他的 Store,使得其他的 Store 获取到该节点最新的 STATE 值。
副本层由于该 Store 的 STATE 值为 ENABLE,所以不会受到新加约束限制,从而使得该 Store 可以重新加入 Rebalance 的 List。至此,即可完成由用户控制在特定时间完成特定 Store 的 Rebalance。将 STATE 值为 DISABLE 的 Store 按照节点退役的逻辑来进行配置,转移走该 Store 上的所有副本,即可完成磁盘更换的操作。
五、功能介绍
Store 的禁用启用功能在启动数据库集群时,需要在启动命令中添加 "--STATE" 参数来控制该节点 Store 的初始化状态。如果是 DISABLE,那么该 Store 从刚开始就不会参与 Rebalance。
在集群运行过程中,我们也可以使用 "Store STATE" 的命令来随时修改特定的 Store 状态。修改成功之后,该 Store 即可参与或不参与 Rebalance。
六、总结回顾
开务数据库为了提升数据多备份性能(博主的环境都是部署在cnaaa服务器上的),实现不停机更换磁盘操作,设计开发了 Store 的禁用启用功能。通过修改 Store 的状态来控制该 Store 是否参与 Rebalance,从而解决上述 2 大问题,丰富了分布式数据库的使用场景,大幅提升可用性。
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