审校 | 孙淑娟
本指南适用于数据库管理员(DBA),他们使用Citus管理PostgreSQL节点的内部集群,Citus是PostgreSQL的扩展,可实现水平可扩展性和列式存储。
当人工维护集群成为一项艰巨的工作时,每个数据库管理员(DBA)都会在某个时候达到一个阈值,并且一些自动化解决方案的必要性变得越来越明显。这里将讨论这种自动化解决方案的一个示例。
一、设置
使用以下Citus集群进行分析:
- PostgreSQL 14.2,Citus 10.2。
- Btrfs文件系统上的21个节点(包括一个协调节点),zstd压缩级别为10。
- 集群内36个数据库,遵循“一个租户一个数据库”的原则。
- pg_database_size报告的数据总量为151TB,btrfs fi使用报告的数据量为30TB。
集群中的每个数据库都包含自己独特的表和视图,包括物化、权限和配置参数。
二、特征
在自动化过程中,可以得出自动化解决方案应具备的以下一组特征:
简单:维护过程应该简单、明显、连贯和统一。尽量减少复杂的指令、从不支持的自定义shell脚本和部落知识。
审计:应记录在集群上执行的每个操作,其中包括操作的作者、操作的目的、日期和执行的确切命令。
历史性:当集群从备份中恢复时,应用到集群的一组更改应该很容易重新应用。
三、执行
1.基础
为了解决这些原则,决定使用Flyway数据库迁移工具。它允许通过版本化的迁移脚本对数据库模式进行增量演化。
迁移脚本存储在带有持续交付(CD)机制的Git存储库中,配置为在每次提交时运行迁移。这样,为了将更改应用到集群,数据库管理员(DBA)应该使用迁移SQL脚本创建提交并推送它。
这种设置非常常见,甚至适用于普通PostgreSQL,但对于Citus,有一些细微差别:一些命令应该在集群中的所有节点上执行,有时在特定节点上执行。幸运的是,PostgreSQL和Citus中有足够的机制来涵盖几乎所有用例。
2.单点维护
为了对集群中的数据库进行维护,最好创建一个专用数据库。在进一步的示例中,这将被称为维护。这是一个方便维护相关扩展和功能的地方,但最重要的是它保存了Flyway的历史表,反映了集群中所有数据库的演变,而不是在每个数据库中都有单独的历史表。
将在维护时执行的迁移脚本应该能够创建其他数据库,以及在它们上执行SQL。这就是dblink扩展发挥重要作用的地方:它允许连接到任何其他PostgreSQL服务器,包括localhost,并在那里执行任意SQL。考虑到这一点,创建带有Citus扩展的数据库的迁移脚本如下所示:
SQL
1 CREATE DATABASE new_citus_database;
2 SELECT DBLINK_EXEC('dbname=new_citus_database user=postgres', $remote$
3CREATE EXTENSION citus;
4 $remote$);
需要注意的一点:数据库不能在事务中创建,因此需要通过脚本配置文件禁用它进行迁移。
在新数据库上创建Citus扩展是不够的。根据文档,为了让Citus工作,有必要:
- 在工作节点上创建同名数据库。
- 在这些数据库上创建Citus扩展。
- 使用集群中每个工作节点的地址调用citus_add_node()。
这很麻烦,因为它需要人工连接到工作人员或专用的Ansible剧本。幸运的是,维护数据库已经包含了从SQL脚本执行此操作所需的所有工具:
SQL
1-- Create database on every worker
2SELECT run_command_on_workers($cmd$CREATE DATABASE new_citus_database;$cmd$);
3
4-- Connect to the fresh database on worker nodes and create the Citus extension
5 WITH citus_workers AS (SELECT node_name FROM citus_get_active_worker_nodes())
6 SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('host=%s dbname=new_citus_database user=postgres', node_name), $remote$
7 CREATE EXTENSION citus;
8 $remote$)
9 FROM citus_workers;
10
11 -- Add workers to the fresh database on the coordinator
12 WITH citus_workers AS (SELECT node_name FROM citus_get_active_worker_nodes() ORDER BY node_name)
13 SELECT DBLINK_EXEC('dbname=new_citus_database user=postgres', format($remote$
14 START TRANSACTION;
15 SELECT citus_add_node('%s', 5432);
16 COMMIT ;
17 $remote$, node_name))
18 FROM citus_workers;
在这里,DBLINK_EXEC用于连接集群中的所有工作节点,以及协调器。对于DBLINK_EXEC不支持的SELECT语句,有一个解决方法:START TRANSACTION; ... COMMIT;。
可以以类似的方式配置新创建的数据库:
SQL
1 ALTER DATABASE new_citus_database SET WORK_MEM = '256MB';
2 SELECT run_command_on_workers($cmd$
3 ALTER DATABASE new_citus_database SET WORK_MEM = '256MB';
4 $cmd$);
以及创建角色、授予权限和任何其他声明。
3.维护多个数据库
类似的方法用于在一个脚本中管理几个数据库。例如,假设已经创建了另一个数据库,另一个_citus_database,并且有必要在那里创建相同的表和视图。使用CTE可以轻松实现:
SQL
1 WITH databases AS (SELECT *
2 FROM (VALUES ('new_citus_database'),
3 ('another_citus_database')) AS t(db_name))
4 SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('dbname=%I user=postgres', db_name), $remote$
5 START TRANSACTION;
6 CREATE TABLE test_table
7 (user_id TEXT, data jsonb);
8 SELECT create_distributed_table('test_table', 'user_id');
9 CREATE VIEW test_table_view AS SELECT * FROM test_table;
10COMMIT;
11 $remote$)
12 FROM databases;
在实践中,视图的创建应该被提取到一个特殊的可重复脚本中。
而代替CTE,创建实用程序PL/SQL函数是可能的并且更可取。例如,当在同一个实例上存在安装和未安装Citus扩展的数据库时,拥有一个仅在安装了Citus的数据库上运行SQL语句的函数会很方便。此类函数的示例如下所示:
SQL
CREATE OR REPLACE PROCEDURE public.execute_on_databases_with_citus(statement TEXT)
LANGUAGE plpgsql AS
$$
DECLARE
db_name TEXT;
BEGIN
FOREACH db_name IN ARRAY (SELECT ARRAY_AGG(datname)
FROM pg_database
WHERE EXISTS(SELECT *
FROM DBLINK(FORMAT('dbname=%s', datname),
$cmd$SELECT TRUE FROM pg_extension WHERE extname = 'citus'$cmd$) AS t(citus_installed BOOLEAN))
AND datname NOT IN ('template0', 'template1'))
LOOP
RAISE NOTICE 'EXECUTING ON %', db_name;
EXECUTE FORMAT('SELECT * FROM dblink_exec(''dbname=%s'', $_CMD_$%s$_CMD_$);', db_name,
statement);
END LOOP;
END
$$;
有了这样的功能,运行ALTER EXTENSION citus UPDATE就很容易了。例如:
SQL
CALL execute_on_databases_with_citus($cmd$ALTER EXTENSION CITUS UPDATE$cmd$);
所描述的管理方式非常灵活,允许数据库管理员(DBA)实现流畅管理体验所需的每一个逻辑。
4.注意事项
根据设置,可能需要配置.pgpass文件以便能够通过dblink连接到工作节点。从历史上看,它是作为Citus安全配置的一部分完成的,但随着Citus11的发布,它发生了变化。
5.综合
以上将前面描述的所有步骤放入迁移脚本中。迁移脚本的顺序在磁盘上可能如下所示:
Shell
.
└── db
└── migration
├── R__test_table_view.sql
├── V1__init.sql
├── V2.0__create_new_citus_database.sql
├── V2.0__create_new_citus_database.sql.conf
├── V2.1__new_citus_database_configuration.sql
├── V3__another_citus_database.sql
├── V3__another_citus_database.sql.conf
├── V4__no_citus_database.sql
├── V5__common_table.sql
└── V6__update_citus_extension.sql
有了这样的结构,如果使用CLI工具,现在可以调用flywaymigrate,或者如果喜欢Gradle插件,可以调用./gradlewflywayMigrate-i。将其推送到Git并配置最喜欢的持续集成(CI)/持续交付(CD)工具,例如GitLab或GitHubActions,将获得具有所需特征的解决方案。
四、局限性
以上所描述的方法有一个严重的局限性:由于DBLINK_EXEC的性质,多数据库语句是非事务性的。它要求迁移脚本以某种方式是幂等的:或者通过数据操作语言(DML)语句中的IFNOTEXISTS类子句,或者通过DROP重新创建对象。用Citus对象实现可能有点棘手,但几乎总是存在一种解决方法。例如,可以像这样使表的创建具有幂等性:
SQL
WITH databases AS (SELECT *
FROM (VALUES ('new_citus_database'),
('another_citus_database')) AS t(db_name))
SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('dbname=%I user=postgres', db_name), $remote$
START TRANSACTION;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS test_table (user_id TEXT, data jsonb);
DO $$
BEGIN
EXECUTE $cmd$SELECT create_distributed_table('test_table', 'user_id');$cmd$;
EXCEPTION
WHEN SQLSTATE '42P16' THEN
RETURN;
END;$$;
COMMIT;
$remote$)
FROM databases;
五、结语
这一指南展示了使用Citus集群获得最佳管理体验的基本原则和工具。Flyway工具的功能与Citus、dblink和PL/pgSQL提供的功能相结合,使数据库管理员(DBA)可以轻松管理各种规模的集群。
原文链接:https://dzone.com/articles/maintenance-of-a-citus-cluster
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