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DolphinDB 集群间的异步复制

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异步复制是进行集群间数据同步的一种方式。在金融交易、物联网、互联网/移动互联网等应用场景中,复杂的业务对数据一致性和可靠性提出了极高的要求。与同步复制相比,异步复制网络延迟更低、吞吐量更高、故障风险更小。

DolphinDB 提供的异步复制功能通过异步方式,将主集群复制到从集群,使主从集群数据一致,是集群异地容灾的一个解决方案。

传统集群间的异步复制可能导致数据不一致、丢失或冲突。与传统集群间的异步复制解决方案相比,DolphinDB 具有以下优势:

  • 容错性强。节点宕机不会造成数据丢失,主从集群数据最终会保持一致。
  • 运维便捷。提供在线监控函数以及错误修复函数。

1. 概述

1.1 原理

使用异步复制功能时,原集群称为主集群,目的集群称为从集群。当前主集群的控制节点会在处理事务时收集相关信息,生成异步复制任务并放到主集群的队列中。同时从集群的控制节点定时从主集群的队列中拉取任务,放到从集群的队列中等待执行。从集群队列中的任务会被划分为不同的组,执行时在组间依次进行,同一组中的任务根据哈希算法被分配到不同的数据节点中并发执行。

异步复制通过各种机制保证数据的一致性,但主集群数据节点的宕机仍可能导致数据丢失。在这种情况下,可以通过开启同步持久化来保证数据一致(见 2.1 小节)。

关于异步复制的详细原理请参考异步复制机制

1.2 支持性

异步复制功能目前支持分布式表;支持 DDL(Data Definition Language)/ DML(Data Manipulation Languange)操作;支持在数据库层面上开启或关闭异步复制功能。

关于异步复制支持性的更多介绍请参考异步复制支持性

2. 环境配置

本教程使用两个高可用集群作为示例,架构如下图:

DolphinDB 集群间的异步复制

集群间的异步复制支持一个主集群,多个从集群。用户在使用异步复制功能时需要至少部署两个集群,集群类型可为单服务器集群、多服务器集群以及高可用集群。关于如何部署集群请参考单服务器集群部署多服务器集群部署高可用集群部署

本教程假定主集群配置文件位于 /dolphindb/server/cluster1/config 目录下,从集群配置文件位于 /dolphindb/server/cluster2/config 目录下。与异步复制相关的配置项请参考集群间的异步复制配置项

2.1 主集群配置

以 P1 服务器为例,首先登陆 P1 服务器,进入 /dolphindb/server/cluster1/config 目录。

  • 控制节点配置

执行以下 Shell 命令修改 controller.cfg 配置文件:

vim ./controller.cfg

添加如下配置项参数:

clusterReplicationSlaveNum=1

clusterReplicationSlaveNum 指定允许配置的从集群数量上限,本教程中从集群数量为1。

  • 数据节点配置

执行以下 Shell 命令修改 cluster.cfg 配置文件:

vim ./cluster.cfg

添加如下配置项参数:

clusterReplicationMode=master
clusterReplicationWorkDir=/dolphindb/server/cluster1/replication
clusterReplicationSyncPersistence=false

clusterReplicationSyncPersistence 指定是否开启任务数据的同步持久化,默认为 false,表示持久化异步进行。在这种状态下,主集群数据节点的宕机可能导致数据丢失。可以指定 clusterReplicationSyncPersistence 的值为 true 开启同步持久化,以确保数据的一致性。但请注意,开启同步持久化之后,主集群的事务效率会降低。

在完成 P1 服务器的配置之后,请同步修改主集群中其它服务器的配置。在本例中,这表示 P2 和 P3 服务器的配置同样需要按照以上操作进行修改。

2.2 从集群配置

以 P1 服务器为例,首先登陆 P1 服务器,进入 _/dolphindb/server/cluster2/confi_g 目录。

  • 控制节点配置

执行以下 Shell 命令修改 controller.cfg 配置文件:

vim ./controller.cfg

添加如下配置项参数:

clusterReplicationMasterCtl=10.0.0.1:8848

clusterReplicationMasterCtl 指定主集群控制节点。若主集群为高可用集群,则指定为控制节点 raft 组中的任意节点即可。在本例中指定 P1 服务器中的控制节点。

  • 数据节点配置

执行以下 Shell 命令修改 cluster.cfg 配置文件:

vim ./cluster.cfg

添加如下配置项参数:

clusterReplicationMode=slave
replicationExecutionUsername=admin
replicationExecutionPassword=123456

在配置中指定了用于执行集群间异步复制的用户名和密码。必须确保该用户有事务操作的相关权限,即对于主集群上执行的操作,该用户在从集群上同样有执行的权限,否则异步复制任务会失败。关于 DolphinDB 权限的具体介绍请参考用户权限管理

在完成以上配置之后,请同步修改从集群中其它服务器的配置。

3. 使用异步复制

接下来通过一个例子介绍如何使用 DolphinDB 集群间的异步复制功能。首先,在主集群和从集群中各选择一个数据节点(以下分别使用 dataNodeMaster 和 dataNodeSlave 表示),打开对应的交互编程界面。

3.1 开启集群间异步复制

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句创建数据库:

// 创建存储的数据库
login("admin", "123456")
dbName = "dfs://testDB"
if(existsDatabase(dbName)){
  dropDatabase(dbName)
}
db = database(dbName, VALUE, 2023.01.01..2023.12.31)

集群异步复制状态共三种:

  • ENABLED,开启状态,集群的默认状态;
  • DISABLED,关闭状态,用户手动停止了异步复制任务或配置中未包括异步复制相关配置项;
  • STOPPED,停止状态,从集群任务执行失败 30 次后将转为该状态。

在集群启动时异步复制状态默认为 "ENABLED",但集群中新创建的数据库默认关闭异步复制功能,因此需要在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句开启新建数据库的异步复制功能:

setDatabaseForClusterReplication(db, true)

执行以下语句以确认数据库的异步复制是否开启:

schema(db).clusterReplicationEnabled

若执行结果返回 true,则说明异步复制功能已启用。也可以通过 getDatabaseClusterReplicationStatus 查看所有数据库的异步复制开启状态,但请注意,使用该函数的前提是数据库中存在数据。

getDatabaseClusterReplicationStatus()

查询结果如下,dbName 表示库名,enabled 表示开启状态。

DolphinDB 集群间的异步复制

3.2 查询异步复制状态

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句创建分区表:

// 创建分区表
tbName = "testTB"
colNames = `SecurityID`DateTime`PreClosePx`OpenPx`HighPx`LowPx`LastPx`Volume`Amount
colTypes = [SYMBOL, DATETIME, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, INT, DOUBLE]
schemaTable = table(1:0, colNames, colTypes)
db.createPartitionedTable(table=schemaTable, tableName=tbName, partitionColumns=`DateTime)

为了确认在主集群中创建库表后,从集群复制了主集群的库表信息,在 dataNodeSlave 的交互编程界面执行以下语句:

loadTable("dfs://testDB", "testTB")

函数执行成功说明从集群中成功创建了数据库 dfs://testDB 和表 testTB

接着在 dataNodeMaster 执行以下语句,模拟生成 5000 个股票 1 天的 1 分钟 K 线数据:

// 模拟数据并写入分区表
n = 1210000
randPrice = round(10+rand(1.0, 100), 2)
randVolume = 100+rand(100, 100)
SecurityID = lpad(string(take(0..4999, 5000)), 6, `0)
DateTime = (2023.01.08T09:30:00 + take(0..120, 121)*60).join(2023.01.08T13:00:00 + take(0..120, 121)*60)
PreClosePx = rand(randPrice, n)
OpenPx = rand(randPrice, n)
HighPx = rand(randPrice, n)
LowPx = rand(randPrice, n)
LastPx = rand(randPrice, n)
Volume = int(rand(randVolume, n))
Amount = round(LastPx*Volume, 2)
tmp = cj(table(SecurityID), table(DateTime))
t = tmp.join!(table(PreClosePx, OpenPx, HighPx, LowPx, LastPx, Volume, Amount))
dbName = "dfs://testDB"
tbName = "testTB"
loadTable(dbName, tbName).append!(t)

执行以下语句确认数据已同步到从集群中:

select count(*) from loadTable("dfs://testDB", "testTB")

返回结果如下:

DolphinDB 集群间的异步复制

从集群对应的分区表中插入了 1210000 条数据。可以确认主集群中的数据已同步到从集群中。

若希望查看关于集群间异步复制更详细的状态信息,可通过 DolphinDB 提供的一系列函数进行查询:

  • getMasterReplicationStatus
  • getSlaveReplicationStatus
  • getRecentSlaveReplicationInfo
  • getClusterReplicationMetrics

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句可以查询主集群任务发送队列的状态:

rpc(getControllerAlias(), getMasterReplicationStatus)

getMasterReplicationStatus 只能在控制节点上执行,用户可以通过 rpc 函数在控制节点上进行调用。返回结果如下。

DolphinDB 集群间的异步复制

主集群生成了三个异步复制任务,分别对应创建数据库、创建表和插入数据。关于上图中各参数的介绍请参考函数介绍

与之相对应,在 dataNodeSlave 上使用 getSlaveReplicationStatus 可以查询从集群任务执行队列的状态:

rpc(getControllerAlias(), getSlaveReplicationStatus)

函数返回结果如下。

DolphinDB 集群间的异步复制

从集群拉取了主集群上生成的三个任务并完成执行。

在 dataNodeMaster 上使用 getRecentSlaveReplicationInfo 可以查看跨集群异步复制进程中,连接到主集群的各从集群最近一次的任务状态。

rpc(getControllerAlias(), getRecentSlaveReplicationInfo)

函数返回结果如下。

DolphinDB 集群间的异步复制

从集群最近一次拉取任务时通过控制节点 10.0.0.3:8711 进行连接,最近完成任务的 taskID 为 3。

若想获取从集群异步复制的任务进度和耗时,可以在 dataNodeSlave 上使用 getClusterReplicationMetrics 进行查询。

rpc(getControllerAlias(), getClusterReplicationMetrics, 30)

最后一个参数指定了时间区间为过去 30s 内的状态信息,函数返回结果如下。

DolphinDB 集群间的异步复制

过去 30s 内完成了三个任务,任务平均耗时为 00:00:00.537。

注意: 若将上述例子中最后一个参数值改为-1,即rpc(getControllerAlias(),getClusterReplicationMetrics, -1),则返回自异步复制开启后的所有状态信息。

3.3 停止或关闭异步复制

在某些情况下需要暂时停止集群间的异步复制,在 dataNodeMaster 或 dataNodeSlave 上执行如下语句来停止主集群或从集群的异步复制。

rpc(getControllerAlias(), stopClusterReplication)

若在主集群上执行 stopClusterReplication,集群异步复制状态转为 "DISABLED",在此之后创建的任务将不会放到发送队列中;若在从集群上执行,从集群停止从主集群读取新任务,但正在执行中的任务不会停止。

若希望重新开启异步复制,可通过 startClusterReplication重新启动,集群状态将转为 "ENABLED"。该函数同样只能在控制节点上调用。

当完成异步复制任务之后希望关闭数据库的异步复制功能时,可使用 setDatabaseForClusterReplication 来关闭。

setDatabaseForClusterReplication(db, false)

以上通过一些简单的例子对如何使用异步复制功能进行了介绍,若希望了解更多异步复制支持的操作,请参考DolphinDB用户手册

4. 常见问题

4.1 Replication is not enabled

执行异步复制相关函数报错如下:

DolphinDB 集群间的异步复制

该情况一般为集群未正确配置异步复制,请参考第二节检查环境配置。

4.2 异步复制任务异常中止

异步复制任务在执行过程中可能由于异常而中止,比如下面这种情况。

DolphinDB 集群间的异步复制

使用 getSlaveReplicationStatus 查看任务执行队列状态发现异步复制任务由于失败而中止,state 显示为 “FAILED”,失败的任务 ID 为 938。此时的集群状态为 “STOPPED”。

导致异步复制任务失败的原因可能为磁盘容量不足、无写文件权限等等,details 中会给出失败原因。用户可以根据失败原因尝试解决,然后执行 startClusterReplication 重启异步复制任务。从集群将再次执行所有失败的任务。

若无法分析失败原因,请联系技术支持人员进行处理。可以暂时跳过失败的任务,继续执行之后的任务,在从集群的数据节点上执行以下语句跳过该任务。

rpc(getControllerAlias(), skipClusterReplicationTask, 938)
rpc(getControllerAlias(), startClusterReplication)

首先通过 skipClusterReplicationTask 跳过了失败的任务,接着调用 startClusterReplication 重启了异步复制。跳过的任务将被标记为完成状态。

5. 附录

异步复制主集群Demo:

demo_asynMaster.dos: Asynchronous_Replication

异步复制从集群Demo:

demo_asynSlave.dos: Asynchronous_Replication

转载自:https://juejin.cn/post/7216133455297691707
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