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透明分布式是PolarDB-X即将发布的能力它能让应用在使用PolarDB-X的过程中犹如使用单机数据库一般的体验。
与传统的中间件类型的“分布式数据库”相比有了透明分布式能力的PolarDB-X不再需要应用考虑分区键的概念应用可以完全将单机MySQL上开发的建表语句、应用代码直接迁移到PolarDB-X上运行起来。
本文将为大家介绍PolarDB-X透明分布式的新体验。
在PolarDB-X上安装一个WordPress
WordPress是一个开源的博客软件它使用MySQL作为其数据库。操作是在PolarDB-X上安装一个WordPress来体验PolarDB-X的透明分布式能力。
我们将遵循简单的三步走
不修改DDL直接建表不修改应用直接跑起来做下压测做下调优
总结如下
使用官方的WordPress镜像不做任何修改其安装程序就能自动的在PolarDB-X上完成建表、数据初始化等工作其使用的都是标准的MySQL语法。对此WordPress进行压测PolarDB-X的各项监控数据显示各节点处于的负载、数据量均处于均衡的状态。通过PolarDB-X提供的SQL分析、DAS等工具可以方便的找到系统中热点SQL。DBA可以直接通过创建索引、修改数据分布等DDL语句对系统性能做进一步的优化不需要修改应用。
PolarDB-X实现透明分布式的武器
下面为大家分享下PolarDB-X是如何实现透明分布式的。
透明数据分区
PolarDB-X是一个典型的Share Nothing的分布式数据库其简化架构如下 其核心组件为无状态的计算节点CN与有状态的存储节点DN。
要了解PolarDB-X的透明分布式能力首先要了解数据在PolarDB-X上是如何分布的。
在PolarDB-X中一个表由多个索引组成包括主键、二级索引等。PolarDB-X会对每个索引进行独立的进行分区其分区键为索引的key。
例如一个典型的电商场景订单表拥有一个主键id两个索引seller_id与buyer_id
create table orders (id bigint, buyer_id varchar comment 买家, seller_id varchar comment 卖家,primary key(id),index sdx(seller_id),index bdx(buyer_id)
)
对于主键索引会按照id对其进行分区对于索引sdx会按照seller_id进行分区对于索引bdx会按照buyer_id进行分区
如下图所示 对索引进行分片之后PolarDB-X会将这些分片打散到不同的存储节点里并会按照数据量等信息进行负载均衡如下图所示 在PolarDB-X中建表语句中可以不考虑分区键PolarDB-X也能自动的对表进行分片与负载均衡。
因此应用迁移PolarDB-X时可以将单机MySQL中的建表语句导出不需要修改直接在PolarDB-X中执行即可。
透明的分布式事务
分布式事务是PolarDB-X中的最重要的基础能力它广泛的应用于业务内避免了业务对事务代码进行改造同时PolarDB-X内部也用事务来实现索引。
PolarDB-X的分布式事务有以下几个特征
与Spanner一样满足外部一致性这种最强的一致性级别语法与MySQL完全兼容无需对应用进行改造行为上支持兼容MySQL的RC与RR级别Online DDL
PolarDB-X支持类型丰富的Online DDL这里介绍一些有代表性的DDL类型。
索引维护
与单机MySQL的索引有所差异PolarDB-X的索引均为全局索引包含以下几种类型
普通索引唯一索引聚簇索引
其中聚簇索引是PolarDB-X相对于MySQL的一种新类型的索引它会包含表中的所有列从而避免了回表的代价。
PolarDB-X中对索引的创建都通过DDL来完成并且都是Online的不会阻塞业务。
例如
创建一个普通的索引CREATE INDEX idx1 ON t1(name)创建一个聚簇的索引CREATE CLUSTERED INDEX idx1 ON t1(name)
INSTANT ADD COLUMN
加列操作是业务中最为常见的DDL类型。在MySQL中加列操作的耗时是与数据量相关的MySQL8.0中在表的最后面加列是INSTANT的。
在PolarDB-X中在任意位置加列都是INSTANT的这个代表加列操作为恒定的秒级耗时与数据量无关不会对业务产生任何影响。
分区调整
PolarDB-X支持4种表的分布策略Hash、Range、List、Broadcast。由于Hash能避免连续写入的热点PolarDB-X默认使用Hash策略大多数情况下此策略能够很好的满足系统的性能需要。
但是如果业务在运行期间希望选择合适的分区策略来提升系统性能在PolarDB-X中可以方便的通过DDL语句进行调整PolarDB-X会按照新的分区策略重新组织表的数据。
例如
修改表的分区策略为HashALTER TABLE t1 PARTITION BY HASH(name)修改表的分片数为32ALTER TABLE t1 PARTITION BY HASH(name) PARTITIONS 32将表变为广播表ALTER TABLE t1 BROADCAST修改表的分区策略为RANGEALTER TABLE t1 PARTITION BY RANGE(id)
任意两种分区策略之间都可以通过DDL语句进行转换 回填速度自适应
想必很多同学有过这样的经验一个超大的表进行DDL操作由于数据量比较大这个DDL操作无法在一天内完成为了避免对业务影响人肉在白天业务高峰期来临的时候调整参数降低DDL的回填速度晚上在业务高峰期结束后提高DDL的回填速度。
PolarDB-X中的回填会根据当前的系统负载自动调节速度。
例如 在这个例子中分了四个阶段
开始没有业务负载DDL回填速度上升到25W行/s业务负载开始上升DDL回填速度迅速下降到13W行/s业务TPS稳定在1W5DDL回填速度稳定在13W行/sDDL结束后业务TPS稳定在1W6
从这个例子中我们可以看到PolarDB-X DDL的回填速度会自动根据业务负载进行调整并且DDL期间对业务的TPS影响很小。
让Online更Online
为了进一步减少DDL期间对业务的影响PolarDB-X还使用了多项技术例如
元数据多版本详见https://zhuanlan.zhihu.com/p/347885003可暂停、可取消MDL死锁检测
我们会在今后的文章里详细介绍这些技术的细节请关注我们的知乎专栏https://www.zhihu.com/org/polardb-x
总结
PolarDB-X的透明分布式能力将极大的减少应用从单机数据库迁移分布式数据库的成本。同时我们未来也会让它变得更透明我们正在做的一些事情包括
更精细的调度策略热点数据的可视化展示与SQL审计分析联动的智能诊断在有全局索引的情况下支持分区级的truncate数据的按时间滚动、清理等等
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