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弹性伸缩

原理说明

考虑到 Apache ShardingSphere 的弹性伸缩模块的几个挑战,目前的弹性伸缩解决方案为:临时地使用两个数据库集群,伸缩完成后切换的方式实现。

伸缩总揽

这种实现方式有以下优点:

  1. 伸缩过程中,原始数据没有任何影响;
  2. 伸缩失败无风险;
  3. 不受分片策略限制。

同时也存在一定的缺点:

  1. 在一定时间内存在冗余服务器;
  2. 所有数据都需要移动。

弹性伸缩模块会通过解析旧分片规则,提取配置中的数据源、数据节点等信息,之后创建伸缩作业工作流,将一次弹性伸缩拆解为 4 个主要阶段:

  1. 准备阶段;
  2. 存量数据迁移阶段;
  3. 增量数据同步阶段;
  4. 规则切换阶段。

伸缩工作流

执行阶段说明

准备阶段

在准备阶段,弹性伸缩模块会进行数据源连通性及权限的校验,同时进行存量数据的统计、日志位点的记录,最后根据数据量和用户设置的并行度,对任务进行分片。

存量数据迁移阶段

执行在准备阶段拆分好的存量数据迁移作业,存量迁移阶段采用 JDBC 查询的方式,直接从数据节点中读取数据,并使用新规则写入到新集群中。

增量数据同步阶段

由于存量数据迁移耗费的时间受到数据量和并行度等因素影响,此时需要对这段时间内业务新增的数据进行同步。 不同的数据库使用的技术细节不同,但总体上均为基于复制协议或 WAL 日志实现的变更数据捕获功能。

  • MySQL:订阅并解析 binlog;
  • PostgreSQL:采用官方逻辑复制 test_decoding

这些捕获的增量数据,同样会由弹性伸缩模块根据新规则写入到新数据节点中。当增量数据基本同步完成时(由于业务系统未停止,增量数据是不断的),则进入规则切换阶段。

规则切换阶段

在此阶段,可能存在一定时间的业务只读窗口期,通过设置数据库只读或 ShardingSphere 的熔断机制,让旧数据节点中的数据短暂静态,确保增量同步已完全完成。

这个窗口期时间短则数秒,长则数分钟,取决于数据量和用户是否需要对数据进行强校验。 确认完成后,Apache ShardingSphere 可通过配置中心修改配置,将业务导向新规则的集群,弹性伸缩完成。