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
数据分析师的工作内容涉及多个方面,主要包括数据的收集、整理、分析和可视化,以支持商业决策和问题解决。以下是数据分析师的一 ...
2024-11-21数据分析师必须掌握的技能可以从多个方面进行归纳和总结。以下是数据分析师需要具备的主要技能: 统计学基础:数据分析师需要 ...
2024-11-21数据分析入门的难易程度因人而异,总体来看,入门并不算特别困难,但需要一定的学习和实践积累。 入门难度:数据分析入门相对 ...
2024-11-21数据分析是一项通过收集、整理和解释数据来发现有用信息的过程,它在现代社会中具有广泛的应用和重要性。数据分析能够帮助人们更 ...
2024-11-21数据分析行业正在迅速发展,随着技术的不断进步和数据量的爆炸式增长,企业对数据分析人才的需求也与日俱增。本文将探讨数据分析 ...
2024-11-21数据分析的常用方法包括多种技术,每种方法都有其特定的应用场景和优势。以下是几种常见的数据分析方法: 对比分析法:通过比 ...
2024-11-21企业数字化转型是指企业利用数字技术对其业务进行改造和升级,以实现提高效率、降低成本、创新业务模式等目标的过程。这一过程不 ...
2024-11-21数据分析作为一个备受追捧的职业领域,吸引着越来越多的女性加入其中。对于女生而言,在选择成为一名数据分析师时,行业选择至关 ...
2024-11-21大数据技术专业主要学习计算机科学、数学、统计学和信息技术等领域的基础理论和技能,旨在培养具备大数据处理、分析和应用能力的 ...
2024-11-21《Python数据分析极简入门》 第2节 3 Pandas数据查看 这里我们创建一个DataFrame命名为df: importnumpyasnpi ...
2024-11-21越老越吃香的行业主要集中在需要长时间经验积累和专业知识的领域。这些行业通常知识更新换代较慢,因此随着年龄的增长,从业者能 ...
2024-11-20数据导入 使用pandas库的read_csv()函数读取CSV文件或使用read_excel()函数读取Excel文件。 支持处理不同格式数据,可指定分隔 ...
2024-11-20大数据与会计专业是一门结合了大数据分析技术和会计财务理论知识的新型复合型学科,旨在培养能够适应现代会计业务新特征的高层次 ...
2024-11-20要成为一名数据分析师,需要掌握一系列硬技能和软技能。以下是成为数据分析师所需的关键技能: 统计学基础 理解基本的统计概念 ...
2024-11-20是的,Python可以用于数据分析。Python在数据分析领域非常流行,因为它拥有丰富的库和工具,能够高效地处理从数据清洗到可视化的 ...
2024-11-20在这个数据驱动的时代,数据分析师的角色变得愈发不可或缺。他们承担着帮助企业从数据中提取有价值信息的责任,而这些信息可以大 ...
2024-11-20数据分析作为现代信息时代的支柱之一,已经成为各行业不可或缺的工具。无论是在商业、科研还是日常决策中,数据分析都扮演着至关 ...
2024-11-20数字化转型已成为当今商业世界的热点话题。它不仅代表着技术的提升,还涉及企业业务流程、组织结构和文化的深层次变革。理解数字 ...
2024-11-20在现代社会的快速变迁中,选择一个具有长期增长潜力的行业显得至关重要。了解未来发展前景好的行业不仅能帮助我们进行职业选择, ...
2024-11-20统计学专业的就业方向和前景非常广泛且充满机遇。随着大数据、人工智能等技术的快速发展,统计学的重要性进一步凸显,相关人才的 ...
2024-11-20