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為用戶提供服務，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僅僅體現在數據庫能否持續提供服務，而且也體現在能否保證數據的一致性。

SequoiaDB 巨杉數據庫作為一款100%兼容 MySQL 的國產開源分布式數據庫，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 巨杉分布式集群架構SequoiaDB 巨杉數據庫采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分布式架構

 

如圖1所示是最簡單的 SequoiaDB 分布式數據庫集群架構圖，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，包括三個數據復制組1、2、3，每個數據復制組由3個完全相同的數據副本組成，數據副本之間通過日志同步保持數據一致。
A, A1, A2組成數據復制組1，三者是完全相同數據副本。數據復制組2、3類似於數據復制組1。在 SequoiaDB 分布式集群中，每個復制組最多支持 7 個數據副本。
本文的高可用測試環境采用圖1所示的分布式集群架構，其中主節點有讀寫功能，兩個備副本可以執行讀操作或備份。
02 巨杉數據庫高可用實現SequoiaDB 高可用采用 Raft 算法實現，多副本之間通過日志同步保持數據一致性。

 

圖2 三個節點之間保持連接
如圖2所示，SequoiaDB 集群三個副本之間通過心跳保持連接。
數據組副本之間通過共享心跳信息 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，采集應答信息，若連續N秒未收到應答信息，則認為節點宕機。
集群中只有一個節點作為主節點，其他節點為備節點。如果出現多主或者雙主，需要根據 LSN 對比進行降備，保證集群中只有一個主節點。

Note:1）當主節點宕機時，需要從備節點中選舉出一個新的節點作為新的主節點。 2）當備節點宕機時，主節點不受影響，等備節點恢復后，通過日志同步繼續與主節點保持數據一致即可。

 

下面介紹當主節點宕機時，選舉新主節點的過程。選舉條件滿足下面2個條件可以被選舉成為主節點：1. 多數備節點投票通過2. 該節點LSN最大
選舉過程1）當主節點A宕機時，A自動降為備節點，關閉協調節點的業務連接。

 

圖4 集群中主節點掛掉
2）A1和A2都會判斷自身是否具備升為主節點的條件，若符合即發起選舉請求。條件內容：

• 自己不是主節點

• 剩下的備節點占半數以上

• 自己的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 與自己的 LSN 做對比，若比自己的 LSN 新，則投贊成票，否則投反對票。4）若贊成票超過（n/2+1)，則支持該節點為主節點，選舉成功。否則保持備節點角色，選舉失敗。5）選舉成功后，通過心跳狀態信息共享數據組信息給其它節點。

 

03 高可用容災驗證一般分布式數據庫 POC 測試包含功能測試、性能測試、分布式事務測試、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

 

本文測試環境采用分布式集群，包含1個 SequoiaSQL-MySQL，3個數據節點，1個編目節點，1個協調節點，搭建集群方式具體可參考巨杉官網虛擬機鏡像搭建教程。在 kill 掉主節點進程之后，我們對分布式數據庫集群進行讀寫操作，來驗證高可用性。

• 查看服務器集群狀態

# 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 分布式集群中數據節點端口在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，查看插入操作之前數據為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情況下，讀寫都沒有受到影響，數據讀寫保持一致，高可用性得到驗證。
現在執行導入1000w數據寫入腳本 imprt.sh，在執行過程中 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 上查看集群讀寫變化。

Note: 如果需要獲取  imprt.sh 腳本，關注“巨杉數據庫”公眾號回復 “imprt” 即可獲取。

 

• 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 寫入下降，之后集群恢復高可用

 

圖5 SAC監控界面集群讀寫變化示意圖

 

圖6 SAC查看tpcc寫入數據量示意圖

 

從 SAC 可視化界面中可以看到，當主數據節點在我們執行插入1000w數據操作的過程中出現故障，數據讀寫受到影響的持續時間很短。最后通過使用 imprt.sh 腳本重新導入插入失敗的數據，則可以保證數據最終一致性。

04 總結SequoiaDB

分布式集群具備較好的高可用性，集群可以設置多個數據復制組，每個數據復制組由多個完全相同的副本構成，副本之間通過 Raft 算法和日志同步方式保持數據一致性。最后，本文也驗證了在執行千萬級數據寫操作時，若集群主數據節點宕機，分布式集群可以正常讀寫數據，並且數據保持最終一致，高可用性得到驗證。