摘要:讀寫分離中間件具有獨立的。變量語句將被廣播考慮到節(jié)點間數(shù)據(jù)一致性問題,只會分發(fā)到主節(jié)點。節(jié)點健康檢查,提升數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可用性。
數(shù)據(jù)顯示,關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在OLTP業(yè)務(wù)下96.87%都在等待讀I/O,而處理器計算僅僅占了5.3%,這說明要提高數(shù)據(jù)庫的QPS性能,關(guān)鍵的一點是提高系統(tǒng)的IO能力。
另一個數(shù)據(jù)表明, 大多數(shù)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)庫的訪問,是讀大于寫。 典型的如電商、O2O、互聯(lián)網(wǎng)金融等業(yè)務(wù),讀寫比例可以達到 5:1 甚至 10:1 。
提高IO能力的方法, 除了升級硬件, 提升單個節(jié)點的磁盤I/O能力之外, 還有一個重要的方法是讀寫分離。 可以部署一主多從的主從復(fù)制集群, 進而將讀請求分發(fā)給多個數(shù)據(jù)庫節(jié)點并行處理??紤]到大部分業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)庫的訪問以讀居多, 讀寫分離能夠給數(shù)據(jù)庫性能帶來明顯的增益。
首先,多個節(jié)點并行讀取,能夠提供幾倍于單個節(jié)點的磁盤數(shù)據(jù)讀取能力;第二,由于將讀請求分攤到多個節(jié)點, 單個節(jié)點的I/O也得以減輕, I/O等待時間得以減小。 最終,整個系統(tǒng)的I/O能力得到有效提升。
對于OLAP業(yè)務(wù)而言, 由于需要涉及大量的內(nèi)存存儲和計算, CPU和內(nèi)存可能成為瓶頸,讀寫分離也具有一定的意義。 通過將數(shù)據(jù)分析請求分流到多個節(jié)點,可以讓不同的數(shù)據(jù)分析操作,在多個節(jié)點并行地執(zhí)行, 節(jié)點之間互不干擾, 充分發(fā)揮并行處理的優(yōu)勢。
UDB目前已提供完整的讀寫分離方案,具體做法如下:
創(chuàng)建從庫
?, 創(chuàng)建出一主多從的主從復(fù)制集群;開啟讀寫分離
, 為主從復(fù)制集群創(chuàng)建讀寫分離中間件
。該中間件作為業(yè)務(wù)程序和主從復(fù)制集群之間的代理,中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)程序發(fā)往主從復(fù)制集群的請求。 中轉(zhuǎn)過程中,讀寫分離中間件將識別請求的類型,如果是讀請求,則根據(jù)某種分發(fā)規(guī)則(分發(fā)規(guī)則可配置),將讀請求分發(fā)到主從節(jié)點,如果是寫請求,則發(fā)往主節(jié)點。UDB讀寫分離中間件是永久免費的, 客戶只需要創(chuàng)建好主從節(jié)點,即可開啟并使用讀寫分離中間件,無需額外費用。
普通版UDB和高可用UDB均支持創(chuàng)建讀寫分離中間件。
目前, UDB讀寫分離功能已經(jīng)在北京二可用區(qū)B、北京二可用區(qū)C、北京二可用區(qū)D、北京二可用區(qū)E、上海二可用區(qū)B、廣東可用區(qū)二B、香港可用區(qū)A上線,其他地域和可用區(qū)陸續(xù)上線中。
如圖所示, 一個讀寫分離中間件由兩個高性能 Proxy 節(jié)點和 UCloud 分布式負載均衡產(chǎn)品 ULB 構(gòu)成。 兩個 Proxy 采用雙活模式部署, 前端采用 ULB 來做負載均衡和容災(zāi),保證整個系統(tǒng)無單點。 客戶可以對讀請求的分發(fā)方式,進行自定義配置(配置方法詳見下文),Proxy 節(jié)點根據(jù)客戶配置分發(fā)讀請求。
讀寫分離中間件對業(yè)務(wù)請求的處理方式非常簡單, 有三個基本原則:
以及針對一些特殊情況的修正:
1.1 不支持SSL加密
1.2 暫不支持壓縮協(xié)議
1.3 暫不支持綁定除3306之外的端口,UDB主從節(jié)點端口也必須為3306
2.1 支持savepoint語句(該語句將被分發(fā)到主節(jié)點), 但暫不支持rollback to savepoint
2.2 暫不支持XA事務(wù)命令
2.3?Lock Tables/Unlock Tables
?將被分發(fā)到主節(jié)點,而Proxy層不會有任何Lock狀態(tài)。因此, Lock Tables產(chǎn)生的鎖不會影響到從節(jié)點。
2.4 存儲過程,以及存儲過程后的Select語句, 一律分發(fā)到主節(jié)點。如:
call udb_test("000001",@pp,@qq); select @pp,@qq; select * from t1;
上述兩條 Select 語句,都將被分發(fā)到主節(jié)點。
2.5?show processlists
、?Show master/slave status
、kill query
、COM_PROCESS_INFO
、COM_STATISTICS
命令,目前只會轉(zhuǎn)發(fā)到主節(jié)點,針對中間件和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理場景的, 更豐富的系統(tǒng)管理命令正在開發(fā)中。
2.6 暫不支持COM_TABLE_DUMP
和COM_CHANGE_USER
協(xié)議。
3.1 Set Session、Set User變量語句, 將被廣播到主節(jié)點和從節(jié)點,如果廣播失敗,Proxy將斷開和客戶端連接, 從而撤銷廣播失敗導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致; 考慮到節(jié)點間的數(shù)據(jù)一致性, Set global變量語句只會被分發(fā)到主節(jié)點。 后續(xù)含全局變量的 Select 語句, 也只會發(fā)送到主節(jié)點。
3.2 不允許在一條Set語句中,同時出現(xiàn)Global變量和Session、User變量。
a. 業(yè)務(wù)的SQL均為事務(wù)SQL(所有SQL都包含在事務(wù)中), 由于事務(wù)只能被路由到主節(jié)點,故該場景下UDB讀寫分離無法起到分離讀請求的作用
b. 業(yè)務(wù)使用了大量存儲過程。 由于存儲過程只能被路由到主節(jié)點,故該場景下UDB讀寫分離無法起到分離讀請求的作用需要修改的點
c. 不推薦業(yè)務(wù)使用短連接來訪問讀寫分離。 UDB讀寫分離中間件處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫連接的邏輯是: 業(yè)務(wù)每向讀寫分離中間件發(fā)起一個連接,讀寫分離會到每個主從節(jié)點均建立一個連接,用于后續(xù)的SQL轉(zhuǎn)發(fā)。 因此,如果業(yè)務(wù)使用短連接訪問讀寫分離,且業(yè)務(wù)發(fā)起短連接的頻率非常高,則讀寫分離中間件將頻繁地建連-斷連, 在進程內(nèi)部產(chǎn)生大量TIME WAIT的TCP連接,占用甚至耗盡進程的句柄數(shù),導(dǎo)致業(yè)務(wù)新來連接無法建立。
在原有的主從節(jié)點模式中,主UDB節(jié)點和每個從節(jié)點有一個多帶帶的連接地址,用戶需要在業(yè)務(wù)程序中,多帶帶對每個地址自行進行配置管理,才能實現(xiàn)將寫請求發(fā)往主UDB節(jié)點, 而將讀請求發(fā)往從節(jié)點。
UDB的讀寫分離功能,則額外提供一個讀寫分離地址,用戶連接該地址后即可對所屬主從節(jié)點進行讀寫操作,讀寫語句的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯完全對業(yè)務(wù)透明,降低維護成本。
2. 讀寫分離Proxy雙活無單點, 可用性和穩(wěn)定性有保證。
相對于業(yè)內(nèi)開源讀寫分離中間件的單節(jié)點部署方式, UDB讀寫分離Proxy采用雙活部署, 同時前端利用分布式負載均衡產(chǎn)品ULB來做負載均衡和容災(zāi), 整個Proxy層無單點, 高可用和穩(wěn)定性得以保證。
3. 創(chuàng)建簡單, 配置靈活。
在控制臺上一鍵即可開啟/釋放讀寫分離功能, 提供四種讀請求分發(fā)模式, 供客戶根據(jù)業(yè)務(wù)需要靈活選擇和配置。這四種模式為:
3.1 主節(jié)點: 讀請求只下發(fā)給主節(jié)點, 從節(jié)點不下發(fā)任何請求;
3.2 節(jié)點均衡: 讀請求均勻分發(fā)給主從節(jié)點;
3.3 只讀節(jié)點均衡: 讀請求均勻分發(fā)給所有從節(jié)點,但不分發(fā)給主節(jié)點;
3.4 自定義: 客戶自定義讀請求的分發(fā)比例。
4. UDB節(jié)點健康檢查, 提升數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可用性。
讀寫分離Proxy會對所屬主從復(fù)制集群的所有節(jié)點,進行健康檢查。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)主節(jié)點不可用時, 將拒絕發(fā)往主節(jié)點的寫入請求以及系統(tǒng)命令等。當(dāng)發(fā)現(xiàn)從節(jié)點不可用或者和主節(jié)點的數(shù)據(jù)延遲超過閾值(該閾值可配置)時,將把不可用的從節(jié)點剔除出分發(fā)目標(biāo)列表,直到從節(jié)點恢復(fù)或者數(shù)據(jù)延遲低于閾值時,才將其重新加入分發(fā)目標(biāo)列表。
5. 用于免費, 降低業(yè)務(wù)使用成本。
UDB讀寫分離功能對所有客戶永久免費使用, 客戶無需支付任何額外費用。
讀寫分離中間件的核心價值,在于添加從節(jié)點后,數(shù)據(jù)庫讀性能有顯著提高,從節(jié)點的讀請求處理能力,能夠得到充分發(fā)揮。 如果做不到這一點,中間件的 MySQL兼容度再好, 管理功能再強大,也無法滿足業(yè)務(wù)的本質(zhì)需求。 UDB讀寫分離中間件,通過精心的結(jié)構(gòu)設(shè)計,推敲和打磨每一行跟性能相關(guān)的代碼, 實現(xiàn)了讓讀性能隨從節(jié)點數(shù)量線性增長:增加相應(yīng)數(shù)量的從節(jié)點,數(shù)據(jù)庫的讀性能也能夠隨之線性增長。?從這個意義上講,使用UDB讀寫分離中間件, 能夠?qū)⒖蛻羲徺I的從節(jié)點的每一點性能都壓榨出來,杜絕浪費。而這一點,是業(yè)內(nèi)絕大多數(shù)中間件無法做到的
。
從上圖可以看到, 采用Sysbench測試程序,在測試線程數(shù)>=128個(保證測試壓力足夠)的情況下, 讀QPS隨著從節(jié)點數(shù)增加而線性增加: 只有1個主節(jié)點時QPS最高能到5萬,1主1從QPS能夠到10萬, 1主2從時QPS峰值為15萬。
為了能夠更加直觀地說明:讓讀性能隨從節(jié)點數(shù)量線性擴展 這一效果, 我們從上圖中, 分別挑選1主0從, 1主1從, 1主2從三種配置下的最高讀QPS,得到以下性能曲線:
從圖中可以看出, 讀QPS隨著節(jié)點數(shù)的增加,呈現(xiàn)幾乎完美的線性增長。
ProxysQL是業(yè)內(nèi)一款著名的數(shù)據(jù)庫中間件,主要功能有讀寫分離、數(shù)據(jù)庫管理、Cache等, 為國內(nèi)外大量DBA所喜愛。甚至在某種程度上,ProxySQL是開源讀寫分離中間件的第一選擇。
產(chǎn)品發(fā)布之前,為了搞清楚UDB讀寫分離中間件在讀性能上離業(yè)內(nèi)標(biāo)桿還有多大差距, 我們做了兩個產(chǎn)品的讀性能對比測試。出乎意料的是, 我們發(fā)現(xiàn)在讀性能上,UDB讀寫分離中間件幾乎完勝ProxySQL:
從測試結(jié)果看, 對于配置完全一樣的兩個后端數(shù)據(jù)庫節(jié)點,UDB讀寫分離中間件讀性能峰值能夠到10w QPS, 而ProxySQL最高僅為7.5w QPS, 兩者之間有25%的差距(但是ProxySQL消耗的CPU比UDB讀寫分離中間件低,由于瓶頸在后端數(shù)據(jù)庫節(jié)點IO上,因此兩個中間件都沒有跑完測試機的CPU)。
考慮到ProxySQL采用C++開發(fā), 而UDB讀寫分離中間件采用Go語言開發(fā),這個結(jié)果讓我們感到驚訝。我們仔細檢查了測試方法并進行多次測試,得到的結(jié)果是一樣的。
從這次測試我們得到的結(jié)論是:一般而言,C++由于對底層更具掌控力,在性能上相較于Go會有更多的優(yōu)勢,但這也并不是絕對的。性能往往更多地取決于模塊設(shè)計是否科學(xué),代碼是否經(jīng)過精心優(yōu)化,以及是否能夠充分利用多核CPU強勁的計算能力。
具體的測試方法如下:
類別 | 名稱 |
---|---|
測試程序 | Sysbench 1.1.0 |
測試機器 | 測試機器 |
讀寫分離中間件 | 雙活兩節(jié)點,每個節(jié)點配置:4GB內(nèi)存 / CPU不限 |
ULB | 復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)的ULB產(chǎn)品,無特殊配置 |
UDB | 主從節(jié)配置均為:6GB內(nèi)存 / 200GB SSD / CPU不限 / MySQL5.6 |
數(shù)據(jù)量 | 5張表,每個表5000w |
ProxySQL | 單節(jié)點,每個節(jié)點配置:8GB內(nèi)存 / CPU不限 |
建表語句:
CREATE TABLE `sbtest1` (`id` int(10) unsigned NOT NULL,`k` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT "0",`c` char(120) NOT NULL DEFAULT "",`pad` char(60) NOT NULL DEFAULT "",PRIMARY KEY (`id`),KEY `k_1` (`k`)) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 MAX_ROWS=1000000
測試命令:
./src/sysbench --db-driver=mysql --mysql-table-engine=innodb --mysql-host=10.9.99.169 --mysql-port=3306 --mysql-user=root --mysql-password="liuly624@cloud" --mysql-db=sbtest --oltp-tables-count=5 --oltp-table-size=50000000 --report-interval=2 --max-requests=0 --time=300 --threads=128 --rand-init=on --rand-type=special --rand-spec-pct=5 --percentile=99 --oltp_auto_inc=off --test=/data/sysbench/tests/include/oltp_legacy/select.lua run
具體的測試步驟是:
UDB讀寫分離中間件支持SQL自定義路由功能。 通過兩種方式, 可以將一條SQL,指定路由到主節(jié)點或者某個從節(jié)點。
方式1:SQL模板
可以通過以下中間件自定義SQL,為中間件配置SQL路由規(guī)則:
uinsert sql_route ("SQL模板", "UDB Id"); 舉例: uinsert sql_route ("select money from t_account where uid=? and name=?" : "udbha-robert");
其中,?select money from t_account where uid=? and name=?
?為SQL模板,該模板將實際參數(shù)用?
號代替, 用來概括結(jié)構(gòu)相同,但參數(shù)不同的同一類SQL。?udbha-robert
為要路由到的UDB節(jié)點id。 該自定義SQL下發(fā)到中間件節(jié)點后, 凡是和SQL模板結(jié)構(gòu)相同的SQL, 都將被路由到udbha-robert
這個UDB節(jié)點。
注意: 現(xiàn)階段,SQL模板的結(jié)構(gòu),和實際SQL語句的結(jié)構(gòu),必須完全一致。假如SQL模板為:select money from t_account where uid=? and name=?
?則業(yè)務(wù)發(fā)起SQL, 必須保證where查詢條件中的uid在前, name在后。 否則中間件會認為結(jié)構(gòu)和SQL模板不一樣的SQL。
方式2:SQL Hints
對于Select語句, 可以在SQL前面的注釋中,增加forcemater, forceslave命令, 來指定將該Select SQL路由主節(jié)點, 或者某個從節(jié)點。舉例:
/*force_master*/ select money from t_account where uid="tony";
?: 該語句將被路由到主節(jié)點/*force_slave*/ select money from t_account where uid="tony";
?: 該語句將被路由到某個節(jié)點
注意:注釋必須為: /* */, #和–類型的SQL不具備該功能。
如果要刪除某一條SQL路由規(guī)則,可采用以下自定義SQL:
udelete sql_route ("select money from t_account where uid=?");
查看中間件中全部路由規(guī)則,可以采用以下自定義SQL:
ushow all_sql_route;
要查看上一條SQL被路由到了哪個節(jié)點,可以采用以下命令:
mysql> ushow last_route; +-------------+------------+ | LastSqlCmd | Route | +-------------+------------+ | show tables | udb-123qwe | +-------------+------------+ 1 row in set (0.00 sec)
其中,udb-123qwe 為 show tables 這條SQL被路由到的節(jié)點。
在UDB主從節(jié)點前,增加了讀寫分離中間件后, UDB看到的客戶端Ip是中間件的Ip, 而不是業(yè)務(wù)真實ip。 因此, MySQL根據(jù)用戶名+訪問ip來做權(quán)限管理的功能, 便不再可用。 為了解決這一問題, UDB讀寫分離中間件提供業(yè)務(wù)ip訪問白名單機制。該機制具備兩個功能: 1. 業(yè)務(wù)ip訪問白名單: 在該白名單中的業(yè)務(wù)ip,才能登錄到中間件,否則拒絕登錄。 2. 業(yè)務(wù)操作白名單:業(yè)務(wù)Ip登錄后,發(fā)起的操作將被中間件進行鑒別。 如果該操作在操作白名單中,則中間件予以通過;否則將被拒絕。
業(yè)務(wù)ip訪問白名單, 和業(yè)務(wù)操作白名單,均可通過4條自定義SQL進行配置。同時為了減少用戶學(xué)習(xí)成本, 這4條自定義SQL的語法,和MySQL用戶權(quán)限管理語句:create user、grant、revoke、drop user
高度相似。
舉例: 假如用戶需要創(chuàng)建一個名為robert
的賬號, 并只允許該賬號在10.10.1.%
網(wǎng)段, 和10.10.2.%
網(wǎng)段的UHost,訪問數(shù)據(jù)庫。 而且, robert 在10.10.1.%網(wǎng)段發(fā)起訪問時, 只具備select權(quán)限,但不具備其他權(quán)限(比如create table、insert等);robert 在10.10.2.%網(wǎng)段發(fā)起訪問時, 除了不具備create 庫表的權(quán)限,具備所有其他權(quán)限,而且能夠授權(quán)給其他用戶。
為了實現(xiàn)這個權(quán)限配置,可以采用以下做法:
使用標(biāo)準(zhǔn)的create user、grant命令, 到主udb節(jié)點(可直連或者通過讀寫分離中間件)去創(chuàng)建用戶。其中, 用戶ip必須為%?create user "robert"@"%" identified by "123qwe";
?grant all privileges on test.* to "robert"@"%";?
注: udb等云數(shù)據(jù)庫, 均不可對整個實例(.)進行授權(quán), 而只能以庫或表為單位進行授權(quán)
創(chuàng)建成功后, 可以使用該用戶名(robert), 在任意uhost上, 登錄讀寫分離中間件。
ucreate user "robert"@"10.10.1.%";
該命令執(zhí)行后, 允許10.10.1.%
網(wǎng)段的robert賬號登錄中間件, 其他ip禁止。 但登錄后, 權(quán)限只有show databases 和 show processlist,暫無其他權(quán)限。
ugrant select to "robert"@"10.10.1.%";
10.10.2.%
上的roert賬號, 開通除create table之外的其他權(quán)限,可以這樣做:?ugrant all privileges to "robert"@"10.10.2.%" with grant option;?
urevoke create from "robert"@"10.10.2.%";?
執(zhí)行該命令, 允許 "robert"@"10.10.2.%" 執(zhí)行除create table、database 之外的所有其他操作; 同時,還支持級聯(lián)授權(quán),允許"robert"@"10.10.2.%" 將權(quán)限授予其他用戶(發(fā)起ucreate user 和ugrant命令)。udrop user "robert"@"10.10.1.%";
注意: 如果robert用戶下的所有ip訪問白名單都被刪除, 則視為系統(tǒng)沒有配置白名單, 此時可以用robert賬號從任意uhost上登錄。
ushow users;
在UCloud控制臺, 創(chuàng)建好UDB主從節(jié)點之后, 點擊詳情到達管理二級頁面,即可看到讀寫分離:
在讀寫分離頁面點擊開啟讀寫分離:
點擊確認開啟成功后,控制臺可以看到讀寫分離Proxy的詳細信息,并進行管理,如關(guān)閉、重啟、設(shè)置等管理:
點擊讀寫分離管理頁面延遲閾值欄的編輯圖標(biāo), 即可修改延遲閾值:
點擊讀寫分離管理頁面讀模式欄的編輯圖標(biāo)或點擊設(shè)置讀寫分離按鈕, 即可修改讀模式:
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摘要:關(guān)于快杰云主機的性能表現(xiàn),已在阿里云騰訊云華為云云主機對比測試報告中詳細測試對比過,其對數(shù)據(jù)庫的支持能力尤為突出。快杰經(jīng)過此次架構(gòu)和硬件升級,無論是對比自建,還是友商同等配置下的,其高性能和高性價比都是企業(yè)部署高性能數(shù)據(jù)庫的優(yōu)秀選擇。2020年4月中旬,UCloud云數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品線發(fā)布了MySQL版本的快杰UDB,作為UDB產(chǎn)品架構(gòu)升級后的最新一代云數(shù)據(jù)庫,快杰UDB采用了業(yè)內(nèi)主流的計算存儲分...
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