OLTP类系统数据结转最佳实践
一、 背景介绍
业务系统在长期运行的过程中会积累大量的数据,这些数据有些是需要长期保存的,例如一些订单数据,有些只需要短期保存,例如一些日志信息。业务数据一般都会有一个生命周期,生命周期内的我们叫生产数据,生命周期之外(即业务已经关闭)的叫历史数据,我们这里提到的数据结转,指的是将需要长期保存的历史数据从生产库迁移到历史库(转),而将需要短期保存的数据定期删除(结)。
我们已经进入了大数据时代,但在OLTP类系统中,关系型数据库依然占据主导地位,在关系型数据库中,如果不及时进行数据结转,会严重影响系统的性能。
关系型数据库单机容量有限,因此业界普遍的做法是进行垂直分库和水平分片,一些大型互联网企业由于业务量庞大,仅分片的集群规模就能达到上千节点,再加上分库的集群,规模非常巨大。传统的数据归档方法往往针对单库操作,难以处理如此大规模集群的数据归档。
同时,在大型互联网企业,每日的数据增长量非常大,数据结转的频率远大于传统行业,这些行业的IT系统往往是7*24小时不间断提供服务,而且全天24小时的并发量都很大,因此数据结转操作必须尽量减少对生产库的性能影响。
为此,我们自主研发了数据结转平台,以解决大数据背景下的数据结转问题。
二、 技术架构
2.1 设计要点
(1)尽量减少对生产库的影响
数据结转操作没有复杂的业务逻辑,因此对数据库性能的影响主要体现在IO方面,减少对生产库的影响,最主要的就是减少对生产库的IO操作。目前我们采用的方案是通过从库查询数据,将数据插入历史库,然后再从主库中删除,如图1数据结转逻辑图所示,将查询的IO操作转嫁到从库上,可以大大减轻对主库的影响。为了保障数据库的高可用,业内基本都采用了主从部署模式,因此这个方案具有很高的通用性。
图1 数据结转逻辑图
(2)支持分库分片集群
我们希望数据结转平台的配置足够简单并且易于理解。在和用户的沟通过程中,我们发现他们最强烈的需求就是分库分片集群的数据结转。传统的单机数据结转操作可以抽象描述为:将数据库实例A中表B的历史数据结转到历史库C,用户的配置主要有4个元素:生产库实例A、结转表B、结转条件和历史库。对于大规模的分库分片集群规模,如果采用传统单机数据结转的配置方式,每一个数据库实例都要配置4个元素,配置量非常大。
在我们的方案中,按照图2所示对数据库集群进行划分,将主库、从库、历史库作为一个结转单元,对于分片的数据库集群,表结构相同,我们将其作为一个分组,对于分库的集群,表结构不同则划分为不同的分组。用户进行配置的时候不是面向一个数据库实例,而是面向一个分组,数据结转操作抽象为:结转分组X中表B的历史数据,用户的配置元素有3个:分组X、结转表B和结转条件。分组信息仅需配置一次。这样大大简化了用户的配置工作。
(3)支持水平扩展
由于数据库集群规模较大,数据结转平台应该具备水平扩展能力。我们采用的方案是将数据结转最核心的组件定时任务和数据库操作(数据结转执行器)独立出来,进行分布式部署。如下图3所示,
图2 数据库集群模型
配置中心为用户的入口,用户通过配置中心定义数据结转任务,任务的关键属性包括:触发条件、执行条件、目标分组等,配置中心将结转任务分发给代理程序,同时对代理程序的执行状态进行监控。结转任务的触发条件配置在代理程序中的定时任务中,而执行条件和目标分组则作为数据结转执行器的执行参数。通过水平扩展代理程序,我们对更多的数据库进行结转。
图3 数据结转组件关系图
2.2 总体架构
综合上面提到的3个设计要点,我们得到图4所示的总体架构,需要特别说明的是,对于水平分片的分组,我们采用的是多线程结转,对于不同结转单元不存在数据共享问题,所以无需考虑并发锁等问题。
三、 一些经验总结
a) 配置中心与代理程序之间的信息同步
图4 数据结转总体架构图
配置中心和代理程序在我们的方案中被设计为一种松耦合结构:在系统的运行过程中,代理程序宕机不会影响配置中心的运行,同样配置中心短暂的不可用也不会影响代理程序的运行。松耦合结构可以大大增强系统的可用性,而且配置中心、代理程序升级的时候不会影响整个系统的正常运行。
为了实现松耦合的结构,配置中心与代理程序之间的信息同步我们都是采用的异步处理,比如配置中心向代理程序分发结转任务,实际处理的时候我们采用的是拉的方式,而不是推的方式,我们在配置中心和代理程序之间维持了一个心跳,心跳的内容是代理程序负载的所有结转任务的校验码(该校验码在代理程序向配置中心发送心跳信息时由配置中心计算),当代理程序发现从配置中心得到的校验码和本地校验码不同时,则说明用户对结转任务进行了修改(包括新增、修改、删除),此时代理程序主动向配置中心发起同步结转任务的请求。这样做的好处是,代理程序在发生宕机重启后,会自动进行任务的同步。
b) 进度可视化
结转任务的进度在我们的方案中是实时汇总到配置中心的,我们称为进度可视化,代理程序通过一个独立的线程来异步处理进度可视化,一方面这样可以降低对结转任务性能的干扰,另一方面可以避免由于网络问题、配置中心暂时不可用等问题导致结转任务异常。进度可视化对于用户来说非常重要,用户在第一次定义结转任务并执行该任务的时候,进度可视化信息是用户和系统互动的唯一窗口,对用户来说是莫大的心理安慰。
c) 异常可视化
代理程序在执行数据结转任务时,会遇到各种异常信息,比如数据库URL配置错误,历史库生产库表结构不一致等,对于这些异常信息,除了在本地记录日志外,我们还将它们发送到了配置中心。将这些异常可视化,而不是让用户在大量的日志中去检索,这种方式非常便于在线问题的诊断。
d) 事务一致性
将生产库数据转到历史库本身是一个分布式的事务,在我们的方案中,不能保证数据的强一致性,比如在历史数据Insert到历史库的瞬间,用户修改了生产库的数据,我们的方案不会检测这种变化,会导致用户的修改并不会反映到历史库中,造成数据不一致。虽然在生产库中删除历史数据时,可以增加强一致性的校验,以解决这种问题,但是这样会对生产库造成一定的压力,同时考虑到这种情况发生的概率极低,因此并没有进行特殊处理。
历史数据Insert到历史库后,可能由于某种异常导致生产库执行Delete操作时失败,此时会造成数据冗余(生产库和历史库存在相同数据)。对于这种问题,我们的方案是利用Redo Log(重做日志)机制,在结转任务重新执行时根据Redo Log恢复异常现场,纠正异常数据。
e) 结转数据的回滚
我们提供了一个数据回滚功能,可以将已经结转到历史库的数据逆向回滚到生产库,用户可以配置Where条件精确指定需要回滚的数据。有些特殊情况,业务上需要对已经结转的历史数据进行修改,该功能主要用于处理这种情况。同时在测试阶段,我们可以通过该功能快速恢复测试数据,方便对数据结转平台的测试。
f) 代理程序的自动升级
代理程序和配置中心本质上是一种典型的C/S(客户端/服务端)结构,客户端是多实例部署,服务器端是集群部署,为了系统能够平滑地进行升级,我们需要对客户端的版本进行统一管理,同时我们提供了代理程序的自动升级功能,系统管理员可以通过配置中心对代理程序部署实例进行升级。自动升级功能,统一了代理程序的版本,使得我们可以不用被兼容性问题羁绊,是我们能够进行快速迭代开发有力支撑。
数据分析咨询请扫描二维码
在准备数据分析师面试时,掌握高频考题及其解答是应对面试的关键。为了帮助大家轻松上岸,以下是10个高频考题及其详细解析,外加 ...
2024-12-20互联网数据分析师是一个热门且综合性的职业,他们通过数据挖掘和分析,为企业的业务决策和运营优化提供强有力的支持。尤其在如今 ...
2024-12-20在现代商业环境中,数据分析师是不可或缺的角色。他们的工作不仅仅是对数据进行深入分析,更是协助企业从复杂的数据信息中提炼出 ...
2024-12-20随着大数据时代的到来,数据驱动的决策方式开始受到越来越多企业的青睐。近年来,数据分析在人力资源管理中正在扮演着至关重要的 ...
2024-12-20在数据分析的世界里,表面上的技术操作只是“入门票”,而真正的高手则需要打破一些“看不见的墙”。这些“隐形天花板”限制了数 ...
2024-12-19在数据分析领域,尽管行业前景广阔、岗位需求旺盛,但实际的工作难度却远超很多人的想象。很多新手初入数据分析岗位时,常常被各 ...
2024-12-19入门数据分析,许多人都会感到“难”,但这“难”究竟难在哪儿?对于新手而言,往往不是技术不行,而是思维方式、业务理解和实践 ...
2024-12-19在如今的行业动荡背景下,数据分析师的职业前景虽然面临一些挑战,但也充满了许多新的机会。随着技术的不断发展和多领域需求的提 ...
2024-12-19在信息爆炸的时代,数据分析师如同探险家,在浩瀚的数据海洋中寻觅有价值的宝藏。这不仅需要技术上的过硬实力,还需要一种艺术家 ...
2024-12-19在当今信息化社会,大数据已成为各行各业不可或缺的宝贵资源。大数据专业应运而生,旨在培养具备扎实理论基础和实践能力,能够应 ...
2024-12-19阿里P8、P9失业都找不到工作?是我们孤陋寡闻还是世界真的已经“癫”成这样了? 案例一:本硕都是 985,所学的专业也是当红专业 ...
2024-12-19CDA持证人Louis CDA持证人基本情况 我大学是在一个二线城市的一所普通二本院校读的,专业是旅游管理,非计算机非统计学。毕业之 ...
2024-12-18最近,知乎上有个很火的话题:“一个人为何会陷入社会底层”? 有人说,这个世界上只有一个分水岭,就是“羊水”;还有人说,一 ...
2024-12-18在这个数据驱动的时代,数据分析师的技能需求快速增长。掌握适当的编程语言不仅能增强分析能力,还能帮助分析师从海量数据中提取 ...
2024-12-17在当今信息爆炸的时代,数据分析已经成为许多行业中不可或缺的一部分。想要在这个领域脱颖而出,除了热情和毅力外,你还需要掌握 ...
2024-12-17数据分析,是一项通过科学方法处理数据以获取洞察并支持决策的艺术。无论是在商业环境中提升业绩,还是在科研领域推动创新,数据 ...
2024-12-17在数据分析领域,图表是我们表达数据故事的重要工具。它们不仅让数据变得更加直观,也帮助我们更好地理解数据中的趋势和模式。相 ...
2024-12-16在当今社会,我们身处着一个飞速发展、变化迅猛的时代。不同行业在科技进步、市场需求和政策支持的推动下蓬勃发展,呈现出令人瞩 ...
2024-12-16在现代商业世界中,数据分析师扮演着至关重要的角色。他们通过解析海量数据,为企业战略决策提供有力支持。要有效完成这项任务, ...
2024-12-16在当今数据爆炸的时代,数据分析师是组织中不可或缺的导航者。他们通过从大量数据中提取可操作的洞察力,帮助企业在竞争激烈的市 ...
2024-12-16