CN109783577B - 一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法 - Google Patents
一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，包括以下步骤：设定单个云服务器所包含的数据库上限值，设定一个数据库所包含的数据表上限值；设定每个云端服务器基于特征数据命中的弹性伸缩策略；基于所述弹性伸缩策略，将数据划分到扩容或缩容的目标数据库及数据表中；本发明方法能够根据业务发展需求变化，自动灵活调整和完成数据库的扩容或缩容，不仅能够较好地满足业务应用需求，通过及时缩减数据库容量，很好地节约了资源，且无需停止业务应用服务，在无感知的情况下完成扩容或缩容工作，极大方便了用户使用。
Description
技术领域
本发明涉及数据库伸缩技术领域，尤其涉及一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法。
背景技术
当今时代，互联网已经深入到社会生活的方方面面，给人们的工作、生活和学习等带来了巨大的便利。在互联网业务运营中，在某些特定的时间段，往往会遇到数据流量激增的情况，例如在双十一购物节时间段，业务数据量通常会呈现爆发式增长，数据库容量需求相应会大幅增加，当购物节过后，业务数据量恢复正常，数据库容量需求又会相应减少。现有数据库架构通常是通过人工操作来实现数据库容量的增减，人工操作干预需要制定预案，不仅耗费大量人力资源成本，还容易出现不可预知的情况发生，并且需要暂停业务应用服务，从而造成业务的不连贯性，给用户带来不便。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，能够根据业务发展需求变化，自动实现数据库的扩容和缩容，无需人工操作干预及停止服务应用，方便了用户使用。
为实现上述技术目的，采用的技术方案如下：
一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，包括以下步骤：
设定单个云服务器所包含的数据库上限值，设定一个数据库所包含的数据表上限值；
设定每个云端服务器基于特征数据命中的弹性伸缩策略；
基于所述弹性伸缩策略，将数据划分到扩容或缩容的目标数据库及数据表中。
进一步的，所述基于特征数据命中的弹性伸缩策略，具体为：
设定云端服务器特征数据的上阀值及下阀值；
数据库集群节点定期向控制模块汇报特征数据性能指标；
控制模块对数据库集群节点汇报的特征数据性能指标与所述上阀值及下阀值进行比较，判断当前数据库是否需要扩容或缩容，若需要扩容，则记录为扩容数据库；若需要缩容，则记录为缩容数据库；
在设定的时间段内，若记录为扩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标扩容数据库；若记录为缩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标缩容数据库；
控制模块逐一遍历所有数据库集群节点进行评估分析，在相同的设定时间段内，当标记的达标扩容数据库或达标缩容数据库达到数据库集群总数的一半及一半以上时，即对系统进行扩容操作或缩容操作；扩容的上限为所述数据库上限值与数据表上限值。
进一步的，所述特征数据为IO资源或CPU资源或数据体积中的一种。
进一步的，所述扩容操作或缩容操作按照数据库集群倍数的方式逐步扩容或缩容。
进一步的，所述扩容操作采用Hash 取模的水平扩容模式；所述缩容操作采用Hash取模的水平缩容模式。
进一步的，所述扩容操作的具体步骤如下：
1）控制模块发送指令至云端数据库API接口，新增一倍同型号的数据库，并且发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系：原有数据库作为主库，新增数据库作为从库，直至主从数据同步完毕；
2）在新增数据库内创建数据表，分别将所述步骤1）主库中的数据表复制到从库中；
3）访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID %（库数量*每个库的表数量）
库序号＝取整（中间变量／每个库的表数量）
表序号＝中间变量%每个库的表数量
4）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
5）空闲时段，择机清除数据库节点数据表内不符合访问策略的数据。
进一步的，所述缩容操作的具体步骤如下：
6）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系：新增数据库作为主库，原有数据库作为从库，直至主从数据同步完毕；
7) 收缩新增数据库内的数据表，分别将所述步骤6）主库中数据表的数据迁移到从库数据表中；
8）访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID %（库数量*每个库的表数量）
库序号＝取整（中间变量／每个库的表数量）
表序号＝中间变量%每个库的表数量
9）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
10）择机清除新增数据库节点及数据库节点内收缩的数据表。
进一步的，所述弹性伸缩方法还包括健康检查步骤：控制模块定期检查数据库实例的健康状态，当检测到有数据库实例处于不健康状态时，控制模块将自动释放和切换不健康数据库实例。
本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，能够根据业务发展需求变化，自动灵活调整和完成数据库的扩容或缩容，不仅能够较好地满足业务应用需求，通过及时缩减数据库容量，很好地节约了资源，且无需停止业务应用服务，在无感知的情况下完成扩容或缩容工作，极大方便了用户使用。
（2）本发明的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，无需人工操作干预，简单、经济，且实现过程稳定可靠，减少了意外情况的发生。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进一步作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的目的在于提出一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，能够根据业务发展需求变化，自动实现对数据库的扩容和缩容，无需人工操作干预及停止服务应用，方便了用户使用。为实现本发明的目的，具体技术方案如下：
设定单个云服务器所包含的数据库上限值，设定一个数据库所包含的数据表上限值；设定每个云端服务器基于特征数据命中的弹性伸缩策略；基于所述弹性伸缩策略，将数据划分到扩容或缩容的目标数据库及数据表中。
基于特征数据命中的弹性伸缩策略，具体为：
设定云端服务器特征数据的上阀值及下阀值，具体的，特征数据为IO资源或CPU资源或数据体积中的一种，但不限于此。例如，设定IO资源的上阀值及下阀值分别为数据库节点总IO资源的80% 和20%，设定CPU资源的上阀值及下阀值分别为数据库节点总CPU资源的80% 和20%，设定数据体积的上阀值及下阀值分别为数据库节点总数据体积的70% 和30%。
正常作业时，数据库集群节点的各项性能指标会在合理的范围内，数据库集群节点定期向控制模块汇报各特征数据性能指标，控制模块根据弹性伸缩策略定期进行评估分析，衡量当前系统性能是否合理，如果评估分析认为当前系统业务过于繁忙，即对系统进行扩容操作；如果评估分析认为当前系统业务量过少，即对系统进行缩容操作。
具体的，控制模块将数据库节点汇报的特征数据性能指标（IO资源、CPU资源以及数据体积等）与策略中设定的对应特征数据的上阀值及下阀值进行比较，若数据库节点汇报的IO资源、CPU资源以及数据体积等各性能指标均在上阀值与下阀值之间，控制模块分析认为当前数据库业务容量合理；若数据库节点汇报的IO资源、CPU资源以及数据体积等性能指标任意一项出现大于或等于上阀值，控制模块分析认为当前数据库负载过重，需要扩容，将其记录为扩容数据库；若数据库节点汇报的IO资源、CPU资源以及数据体积等性能指标任意一项出现小于或等于下阀值，控制模块分析认为当前数据库负载过小，需要缩容，将其记录为缩容数据库。
在设定的时间段内，若记录为扩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标扩容数据库；若记录为缩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标缩容数据库。例如在8：00~8：30分时间段内，若数据库节点汇报特征数据性能指标的次数总共为300次，根据上述策略进行记录后，若其中有150次或150次以上记录为扩容数据库，控制模块则将其标记为达标扩容数据库；若其中有150次或150次以上记录为缩容数据库，控制模块则将其标记为达标缩容数据库。
控制模块逐一遍历集群所有数据库节点进行评估分析，在相同的设定的时间段内（例如8：00~8：30），若标记为达标扩容数据库的节点数量达到数据库集群总数的一半或一半以上时，控制模块评估分析认为当前系统业务过于繁忙，资源较紧张，即对系统进行扩容操作；若标记为达标缩容数据库的节点数量达到数据库集群总数的一半或一半以上，控制模块评估分析认为当前系统业务量过少，资源闲置较多，即对系统进行缩容操作。
具体的，扩容的上限为数据库上限值与数据表上限值；更为具体的，扩容操作或缩容操作按照数据库集群倍数的方式逐步扩容或缩容；扩容操作采用Hash 取模的水平扩容模式，缩容操作采用Hash 取模的水平缩容模式。
以下详细说明扩容操作的方法步骤：
扩容前每个数据库节点的数据，有一半要迁移至一个新增的数据库节点中，对应表关系根据设定的阀值分裂。假设已有 2 个数据库节点 A1/B1，数据节点内为2张数据表tb0/tb1，扩容按照数据库集群倍数的方式逐步扩容，即进行双倍扩容，扩容过程如下：
1）控制模块发送指令至云端数据库API接口，新增两个同型号的数据库 A2/B2 作为从库，并且发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系为：A1=>A2、B1=>B2，直至主从数据同步完毕；
2）在新增的数据库内创建数据表tb2/tb3，并分别复制表tb0/tb1至数据表tb2/tb3；
3）访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID %（库数量*每个库的表数量），其中，库数量即为数据库的数量，表数量为数据表的数量；
库序号＝取整（中间变量／每个库的表数量），其中，库序号为数据库的序号，表数量为数据表的数量；
表序号＝中间变量%每个库的表数量，其中，表序号为数据表的序号，表数量为数据表的数量；
4）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
5）空闲时段，在不影响业务的情况下，择机清除数据库节点数据表内不符合访问策略的数据，从而完成扩容操作。
对应以上已扩容的数据库系统的缩容操作方法步骤具体如下：
缩容按照数据库集群倍数的方式逐步缩容，即按数据库集群总数缩减一半，假设有4个数据库节点，即缩容为2个数据库节点，编号较大的数据库节点的数据要迁移至一个编号较小的数据库节点。上述扩容实例中已有 4 个数据库节点 A1/A2/B1/B2，数据节点内为4张数据表tb0/tb1/tb2/tb3，数据库节点要缩容一半，A2/B2的数据库节点的数据要迁移至至A1/B1这2个数据库节点，数据库数据表则收缩为2张数据表tb0/tb1，并按照数据表编号%n迁移数据，缩容过程具体如下：
6）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系为：A2=>A1、B2=>B1，直至主从数据同步完毕；
7) 数据表tb2/tb3内数据按照收缩倍数缩放，并分别迁移至数据表表tb0/tb1；
8）访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID %（库数量*每个库的表数量），其中，库数量即为数据库的数量，表数量为数据表的数量；
库序号＝取整（中间变量／每个库的表数量），其中，库序号为数据库的序号，表数量为数据表的数量；
表序号＝中间变量%每个库的表数量，其中，表序号为数据表的序号，表数量为数据表的数量；
9）控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
10）择机清除A2/ B2数据库节点，以及A1/ B1数据库节点收缩的数据表。
在启用基于策略的云端数据库弹性伸缩系统之前，需要对系统进行初始化配置，首先对业务需求的数据库设置规格与使用量，其次在控制模块设置基于策略的数据库性能指标的阀值，弹性伸缩数据库上阀值和数据表上阀值，设定各项配置后，可启动使系统正常工作。
进一步的，弹性伸缩方法还包括健康检查步骤：当数据库实例加入伸缩组后，控制模块定期检查数据库实例的健康状态，当检测到有数据库实例处于不健康状态时，例如数据库实例未有响应，控制模块将自动释放和切换该不健康数据库实例。
由以上技术方案可知，本发明的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，能够根据业务发展需求变化，自动灵活调整和完成数据库的扩容或缩容，不仅能够较好地满足业务应用需求，通过及时缩减数据库容量，很好地节约了资源，且无需停止业务应用服务，在无感知的情况下完成扩容或缩容工作，极大方便了用户使用。
本发明的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，无需人工操作干预，简单、经济，且实现过程稳定可靠，减少了意外情况的发生。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定单个云服务器所包含的数据库上限值，设定一个数据库所包含的数据表上限值；
设定每个云端服务器基于特征数据命中的弹性伸缩策略；
基于所述弹性伸缩策略，将数据划分到扩容或缩容的目标数据库及数据表中；
所述扩容操作包括：
1)控制模块发送指令至云端数据库API接口，新增一倍同型号的数据库，并且发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系：原有数据库作为主库，新增数据库作为从库，直至主从数据同步完毕；
2)在新增数据库内创建数据表，分别将所述步骤1)主库中的数据表复制到从库中；
3)访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID％(库数量*每个库的表数量)
库序号＝取整(中间变量/每个库的表数量)
表序号＝中间变量％每个库的表数量
4)控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
5)空闲时段，择机清除数据库节点数据表内不符合访问策略的数据；
所述缩容操作包括：
6)控制模块发送指令至云端同步服务API接口，临时设置主从同步关系：新增数据库作为主库，原有数据库作为从库，直至主从数据同步完毕；
7)收缩新增数据库内的数据表，分别将所述步骤6)主库中数据表的数据迁移到从库数据表中；
8)访问策略按照下列公式进行，并使之生效：
中间变量＝ID％(库数量*每个库的表数量)
库序号＝取整(中间变量/每个库的表数量)
表序号＝中间变量％每个库的表数量
9)控制模块发送指令至云端同步服务API接口，解除数据库实例的主从同步关系，并使之生效；
10)择机清除新增数据库节点及数据库节点内收缩的数据表。
2.根据权利要求1所述的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，所述基于特征数据命中的弹性伸缩策略，具体为：
设定云端服务器特征数据的上阀值及下阀值；
数据库集群节点定期向控制模块汇报特征数据性能指标；
控制模块对数据库集群节点汇报的特征数据性能指标与所述上阀值及下阀值进行比较，判断当前数据库是否需要扩容或缩容，若需要扩容，则记录为扩容数据库；若需要缩容，则记录为缩容数据库；
在设定的时间段内，若记录为扩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标扩容数据库；若记录为缩容数据库的次数大于或等于节点总汇报次数的一半，则标记为达标缩容数据库；
控制模块逐一遍历所有数据库集群节点进行评估分析，在相同的设定时间段内，当标记的达标扩容数据库或达标缩容数据库达到数据库集群总数的一半及一半以上时，即对系统进行扩容操作或缩容操作；扩容的上限为所述数据库上限值与数据表上限值。
3.根据权利要求1或2所述的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，所述特征数据为IO资源或CPU资源或数据体积中的一种。
4.根据权利要求2所述的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，所述扩容操作或缩容操作按照数据库集群倍数的方式逐步扩容或缩容。
5.根据权利要求4所述的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，所述扩容操作采用Hash取模的水平扩容模式；所述缩容操作采用Hash取模的水平缩容模式。
6.根据权利要求1所述的基于策略的云端数据库弹性伸缩方法，其特征在于，所述弹性伸缩方法还包括健康检查步骤：控制模块定期检查数据库实例的健康状态，当检测到有数据库实例处于不健康状态时，控制模块将自动释放和切换不健康数据库实例。
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