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Hash:ALTER TABLE t1 PARTITION BY HASH(name)
修改表的分片数为32:ALTER 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RANGE:ALTER 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1W5,DDL回填速度稳定在13W行/s
DDL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
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