巨杉Tech｜SequoiaDB 巨杉數據庫高可用容災測試

數據庫的高可用是指最大程度地爲用戶提供服務，避免服務器宕機等故障帶來的服務中斷。數據庫的高可用性不單單體如今數據庫可否持續提供服務，並且也體如今可否保證數據的一致性。

SequoiaDB 巨杉數據庫做爲一款100%兼容 MySQL 的國產開源分佈式數據庫，它在高可用方面的表現如何？它的高可用性是如何實現的？本文將詳細描述SequoiaDB巨杉數據庫的高可用性原理，並進行測試驗證。

 

01 巨杉分佈式集羣架構

SequoiaDB 巨杉數據庫採用計算與存儲分離架構，SequoiaSQL-MySQL 是 SQL 計算層，存儲層由協調節點、編目節點和數據節點組成。

圖1 SequoiaDB分佈式架構

如圖1所示是最簡單的 SequoiaDB 分佈式數據庫集羣架構圖，由1個協調節點，1個編目節點，3個數據節點和 SequoiaSQL-MySQL 構成。其中數據節點在三個服務器上，包括三個數據複製組一、二、3，每一個數據複製組由3個徹底相同的數據副本組成，數據副本之間經過日誌同步保持數據一致。

A, A1, A2組成數據複製組1，三者是徹底相同數據副本。數據複製組二、3相似於數據複製組1。在 SequoiaDB 分佈式集羣中，每一個複製組最多支持 7 個數據副本。

本文的高可用測試環境採用圖1所示的分佈式集羣架構，其中主節點有讀寫功能，兩個備副本能夠執行讀操做或備份。

02 巨杉數據庫高可用實現

SequoiaDB 高可用採用 Raft 算法實現，多副本之間經過日誌同步保持數據一致性。

圖2 三個節點之間保持鏈接

 

如圖2所示，SequoiaDB 集羣三個副本之間經過心跳保持鏈接。

數據組副本之間經過共享心跳信息 sharing-beat 進行狀態共享。如圖3所示，sharing-beat 心跳信息結構包括心跳 ID、自身開始LSN、自身終止LSN、時間戳、數據組版本號、自身當前的角色和同步狀態。

圖3 心跳狀態信息結構

 

每一個節點都維護一張 status-sharing table 表，用來記錄節點狀態。sharing-beat 每2秒發送一次，採集應答信息，若連續N秒未收到應答信息，則認爲節點宕機。

 

集羣中只有一個節點做爲主節點，其餘節點爲備節點。若是出現多主或者雙主，須要根據 LSN 對比進行降備，保證集羣中只有一個主節點。

    Note:

    1）當主節點宕機時，須要從備節點中選舉出一個新的節點做爲新的主節點。

    2）當備節點宕機時，主節點不受影響，等備節點恢復後，經過日誌同步繼續與主節點保持數據一致便可。

 

下面介紹當主節點宕機時，選舉新主節點的過程。

選舉條件

知足下面2個條件能夠被選舉成爲主節點：

1. 多數備節點投票經過

2. 該節點LSN最大

 

選舉過程

1）當主節點A宕機時，A自動降爲備節點，關閉協調節點的業務鏈接。

圖4 集羣中主節點掛掉

 

2）A1和A2都會判斷自身是否具有升爲主節點的條件，若符合即發起選舉請求。

條件內容：

    本身不是主節點

    剩下的備節點佔半數以上

    本身的LSN比其它備節點的LSN新

3）其它備節點會把被投票節點的 LSN 與本身的 LSN 作對比，若比本身的 LSN 新，則投同意票，不然投反對票。

4）若同意票超過（n/2+1)，則支持該節點爲主節點，選舉成功。不然保持備節點角色，選舉失敗。

5）選舉成功後，經過心跳狀態信息共享數據組信息給其它節點。

 

03 高可用容災驗證

通常分佈式數據庫 POC 測試包含功能測試、性能測試、分佈式事務測試、高可用容災測試和兼容性測試等。下面將對 SequoiaDB 巨杉數據庫的高可用性進行驗證測試。

測試環境說明

 

本文測試環境採用分佈式集羣，包含1個 SequoiaSQL-MySQL，3個數據節點，1個編目節點，1個協調節點，搭建集羣方式具體可參考巨杉官網虛擬機鏡像搭建教程。在 kill 掉主節點進程以後，咱們對分佈式數據庫集羣進行讀寫操做，來驗證高可用性。

 

    查看服務器集羣狀態

    # service sdbcm status
    .....
    Main PID: 803 (sdbcm)
    Tasks: 205 (limit: 2319)
    CGroup: /system.slice/sdbcm.service
    ├─ 779 sdbcmd
    ├─ 803 sdbcm(11790)
    ├─1166 sequoiadb(11840) D
    ├─1169 sequoiadb(11810) S
    ├─1172 sequoiadb(11830) D
    ├─1175 sdbom(11780)
    ├─1178 sequoiadb(11820) D
    ├─1181 sequoiadb(11800) C
    1369 /opt/sequoiadb/plugins/SequoiaSQL/bin/../../../java/jdk/bin/java -jar /opt/sequoiadb/plugins/SequoiaSQL
    .....

 

    SequoiaDB 分佈式集羣中數據節點端口在11820，11830，11840；編目節點11800，協調節點在11810

    sdbadmin@sequoiadb:~$ ps -ef|grep sequoiadb
    sdbadmin 1166 1 0 Aug20 ? 00:02:23 sequoiadb(11840) D
    sdbadmin 1169 1 0 Aug20 ? 00:01:43 sequoiadb(11810) S
    sdbadmin 1172 1 0 Aug20 ? 00:02:24 sequoiadb(11830) D
    sdbadmin 1178 1 0 Aug20 ? 00:02:33 sequoiadb(11820) D
    sdbadmin 1181 1 0 Aug20 ? 00:04:01 sequoiadb(11800) C

    kill 掉11820的主節點，執行查詢和寫入sql

    sdbadmin@sequoiadb:~$ kill 1178
    sdbadmin@sequoiadb:~$ ps -ef|grep sequoiadb
    sdbadmin 1166 1 0 Aug20 ? 00:02:24 sequoiadb(11840) D
    sdbadmin 1169 1 0 Aug20 ? 00:01:43 sequoiadb(11810) S
    sdbadmin 1172 1 0 Aug20 ? 00:02:24 sequoiadb(11830) D
    sdbadmin 1181 1 0 Aug20 ? 00:04:01 sequoiadb(11800) C
    sdbadmin 1369 1 0 Aug20 ? 00:01:33 /opt/sequoiadb
    ....

    執行查看 sql，查看插入操做以前數據爲121

    mysql> select * from news.user_info;
    +------+-----------+
    | id | unickname |
    +------+-----------+
    | 1 | test1 |
    ........
    | 119 | test119 |
    | 120 | test120 |
    | 121 | test121 |
    +------+-----------+
    121 rows in set (0.01 sec)

    執行寫入 sql，查看插入是否成功

    mysql> insert into news.user_info(id,unickname)values(122,"s
    uccess");
    Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
    mysql> commit;
    Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
    mysql> select * from news.user_info;
    +------+-----------+
    | id | unickname |
    +------+-----------+
    | 1 | test1 |
    .........
    | 120 | test120 |
    | 121 | test121 |
    | 122 | success |
    +------+-----------+
    122 rows in set (0.00 sec)

數據(122, 「success」)數據插入成功，在其中一個主節點掛掉狀況下，讀寫都沒有受到影響，數據讀寫保持一致，高可用性獲得驗證。

 

如今執行導入1000w數據寫入腳本 imprt.sh，在執行過程當中 kill 掉主數據節點，模擬主節點故障場景，在巨杉數據庫圖形化監控界面 SAC 上查看集羣讀寫變化。

    Note:

    若是須要獲取 imprt.sh 腳本，關注「巨杉數據庫」公衆號回覆 「imprt」 便可獲取。

 

    執行導入數據腳本

    ./imprt.sh 協調節點主機 協調節點端⼝ 次數
    ./imprt.sh 192.168.1.122 11810 100

    如圖5所示，在執行導入數據時刻，kill 掉主數據節點，insert 寫入降低，以後集羣恢復高可用

圖5 SAC監控界面集羣讀寫變化示意圖

圖6 SAC查看tpcc寫入數據量示意圖

從 SAC 可視化界面中能夠看到，當主數據節點在咱們執行插入1000w數據操做的過程當中出現故障，數據讀寫受到影響的持續時間很短。最後經過使用 imprt.sh 腳本從新導入插入失敗的數據，則能夠保證數據最終一致性。

 

04 總結

SequoiaDB 分佈式集羣具有較好的高可用性，集羣能夠設置多個數據複製組，每一個數據複製組由多個徹底相同的副本構成，副本之間經過 Raft 算法和日誌同步方式保持數據一致性。最後，本文也驗證了在執行千萬級數據寫操做時，若集羣主數據節點宕機，分佈式集羣能夠正常讀寫數據，而且數據保持最終一致，高可用性獲得驗證。