CN112966047A - 一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法,涉及分布式数据数据库管理技术领域，通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，并通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
Description
技术领域
本发明公开一种方法,涉及分布式数据数据库管理技术领域，具体地是一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法。
背景技术
分布式数据库的数据在各个节点都有数据的副本，以保证节点掉线时候不会丢失数据信息。但是分布式数据库的Raft机制，所有的读写事务请求都会被Raft Group中的Leader节点处理，从而产生大量的RPC请求，降低了分布式数据库处理事务的能力，浪费了本地数据资源。特别是在数据库的实际应用领域，大部分场景都是给大量读事务提供服务，而仅给少量的写事务提供服务，容易降低分布式数据库处理事务的效率。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，优化分布式数据库读写事务和表连接，提高本地副本信息的利用率，降低跨节点RPC通信过程中的时间损耗和网络带宽占用，同时需要避免发生分布式数据库的几种常见事务冲突。
本发明提出的具体方案是：
一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
并通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
进一步，所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法中通过分布式数据库中利用sql语句改变普通表为复制表，通过复制表利用Raft机制查找Follower节点上是否存储有需要读取的数据，查找Follower节点上的事务时间戳是否小于该历史时间戳。
进一步，所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法中处理分布式数据库事务的写写冲突：写事务情况下，如果复制表写事务当前遇见的时间戳大于自身事务时间戳且已提交写意图write intent，则此复制表写事务以相同优先级重启；如果复制表写事务当前遇见的时间戳大于自身事务时间戳且未提交写意图write intent，则优先级低的复制表写事务重启。
进一步，所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法中处理分布式数据库事务的写读冲突：通过改变session级别的变量开启复制表同步模式，如果复制表读事务当前遇见的时间戳比自身事务时间戳小且写意图write intent未提交，则复制表读事务进入复制表写事务的等待队列等待复制表写事务完成。
进一步，所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法中查看节点中事务请求数据是否包含复制表的信息，如果是复制表读事务或复制表写事务，则查看是否节点是否存在复制表的ID，若存在则复制表的数据同步到节点上，否则发起请求将复制表的数据同步到节点。
进一步，所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法中通过复制表进行读事务操作或者连事务接操作前，判断对某一复制表事务操作是否有写事务操作正在更新或者即将更新，若否则正常执行操作，若是则开启复制表同步模式。
一种基于分布式数据库的复制表功能实现系统，包括设置模块、获取模块、处理模块及同步模块，
设置模块通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，获取模块通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
处理模块利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
同步模块通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
一种基于分布式数据库的复制表功能实现装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法。
本发明的有益之处是：
本发明提供一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，基于分布式数据库，使用复制表功能，用于分布式数据库对表的操作中，能够大大的降低节点之间的网络通信压力，提升本节点连接获取表数据的速度。提高本地副本信息的利用率，降低跨节点RPC通信过程中的时间损耗和网络带宽占用，同时需要避免发生分布式数据库的几种常见事务冲突保证事务的一致性。
附图说明
图1是本发明方法复制表数据分布示意图。
图2是复制表读写执行流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明提供一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
并通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
本发明方法通过复制表功能的实现，复制表读写冲突的处理，以及复制表适应分布式数据库集群拓扑结构改变的处理，优化分布式数据库读写事务和表连接功能，提高本地副本信息的利用率，降低跨节点RPC通信过程中的时间损耗和网络带宽占用，同时需要避免发生分布式数据库的几种常见事务冲突：读写冲突、写读冲突、写写冲突，保证事务的一致性。
分布式数据库集群中Raft机制是一种共识协议，Raft将包含range副本的所有节点组织到一个组中，称为Raft Group。Raft Group中的每个副本是“leader”或“follower”。由Raft选出并长期的leader负责协调对Raft组的所有写操作。
事务冲突中读写冲突(RW)，写事务W覆盖了读事务R读到的值；写读冲突(WR)，读事务R读到了写事务W更新的值；写写冲突(WW)，第二个写事务W覆盖了第一个写事务W更新的值。
本发明中对于分布式数据库表连接运算，复制表功能能够避免数据进行重分布，普通表能够在本地拉取到复制表的全量数据，因此在多数使用场景在数据量较小的维度表，核心的目的是加速分布式Join运算。复制表功能是保证每一个节点上都有某张表的副本信息，这样在大量读事务和少量写事务的场景下，可以使事务从Raft Group中的Follower上去读取Range信息，而不是去Leader上读取信息，从而能够大大降低RPC通信造成的资源和时间的消耗，合理利用了本地存储的数据资源，提升分布式数据库的性能。
具体应用中，在本发明方法的一些实施例中，在分布式数据库中通过sql语句改变普通表为复制表，并且保证设置的复制表能在一定时间内分裂到在集群中所有的节点上，参考图1，复制表功能实现主要是利用了Follower节点读技术，从数据库Raft Group的集群中选择请求产生的节点读取数据，而不是把请求分发给Leader去读取数据。复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，该方法将事务的时间戳向后推移，读取最近的一个版本，该版本保证各个节点上都是一致的。历史时间戳存储在Raft Group的所有节点上，每隔固定时间，Leaseholder会向所有的节点发送Raft日志，历史时间戳更新为最新时间，保证Follower读的事务时间戳在历史时间戳之前，就能读到同步之后的数据。复制表Follower读的处理过程为：查找Follower上是否存储有要读取的数据，查找Follower节点上的历史时间戳，复制表读事务的时间戳是否小于该历史时间戳，复制表读事务时间戳所对应的数据的Lease版本是不是大于或等于前一时间戳所对应的版本。
构建复制表完成之后，对复制表进行读操作或者连接查询时会走本地即发起读请求所在的节点，通过修改分发层的分发计划，将读请求直接发送到本地的副本上，如果此时复制表的副本还没有复制到本地节点上，或者是本地节点上没有读请求需要的数据，那么就会通知用户等待一段时间再去进行操作。
在上述实施的基础上，利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务冲突。分布式数据库主要存在三类读写冲突，分别为写写冲突、写读冲突和读写冲突在没有写事务更新复制表的前提条件下，数据库读本地复制表采用的是历史时间戳一致性的方法，不会产生读写冲突等一致性问题，但是如果存在写事务操作复制表时，会产生读不到写事务最新修改的数据的情况，产生冲突。
对于写写冲突：写事务的情况下，两个复制表事务都是在Leader上进行(分布式数据库机制决定)，不存在新引入的冲突问题，因此采用数据库原本的处理逻辑即可：如果写事务遇见时间戳大于自身且已提交的write intent，那么该写事务以相同优先级重启；如果遇见时间戳大于自身且未提交的write intent，则优先级低的写事务重启。
对于读写冲突：写事务发生在读事务之后，由于读时间戳会前推一段时间，因此，不会产生写事务时间戳小于读事务时间戳的情况，复制表机制不会发生读写冲突。
对于写读冲突：由于读时间戳会向后推移读取Follower节点上的信息，而写事务时发生在Leader节点上，时间戳为最新的，因此会产生读不到写事务最新修改的数据的情况。采用手动控制复制表写入的机制，存在写事务时，复制表不读Follower节点数据，而是和普通表一样去读Leader节点上的数据，当写事务结束的一段时间后，且不会有新的写事务，读事务才会恢复Follower读机制。采用变量控制的方式来实现该机制，操作人员根据需求，通过改变session级别的变量：replicate_tables_in_sync来开启复制表同步模式，该模式下复制表随时都会有数据更新。这样复制表的写读冲突就和数据库之前处理写读冲突的采用相同逻辑：如果R遇见时间戳比自身事务时间戳小但是write intent是未提交的，二者发生冲突，读事务将延后，并且读事务进入写事务的等待队列去等待写事务完成。
开启复制表同步模式时，在复制表读操作或者连接操作之前，先判断对某一复制表事务操作是否有写操作正在更新或者即将更新它，若否，则正常执行操作，若是，则需要手动开启复制表同步开关，执行sql为SET SESSION REPLICATE_TALBE_IN_SYNC＝'on',之后进行读操作和连接操作就会去Leader上执行，从而避免了读不到复制表更新的信息的问题，等更新复制表的操作完成之后，手动关闭复制表同步开关，执行sql为SET SESSIONREPLICATE_TALBE_IN_SYNC＝'off'，之后可以正常进行复制表本地读操作和连接操作，参考图2。
在上述实施的基础上，添加复制表属性时候，修改table的描述符(Descriptor)，并且将该表的底层分区信息(Zone Config)中对应的副本信息修改成分布在集群所有节点上，复制表就会复制到集群中每一个节点上。节点上将内存中设置一个变量存储该节点中的复制表信息，用复制表的ID来做唯一标识符。当该节点上发起一个事务，变量会判断该事务请求数据是否包含复制表的数据，如果是复制表读或写事务，那么查看变量中是否有该复制表的ID，如果没有则说明该复制表的信息还没有同步到该节点上，该节点向leaseholder发起请求将复制表的数据同步到该节点上，并且将变量中添加该复制表的ID。若变量中已经存在该表的ID，不会发起同步复制表信息的请求。该方法的优点是：节省性能开销，避免每一次的复制表读事务都会去判断该节点的复制表信息是否存在，从而选择走本地读的流程。
本发明还提供一种基于分布式数据库的复制表功能实现系统，包括设置模块、获取模块、处理模块及同步模块，
设置模块通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，获取模块通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
处理模块利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
同步模块通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
上述系统内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
同时本发明还提供一种基于分布式数据库的复制表功能实现装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法。
上述装置内的处理器的信息交互、执行可读程序过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
需要说明的是，上述较佳实施例中各流程和各系统结构中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
并通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是通过分布式数据库中利用sql语句改变普通表为复制表，通过复制表利用Raft机制查找Follower节点上是否存储有需要读取的数据，查找Follower节点上的事务时间戳是否小于该历史时间戳。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是处理分布式数据库事务的写写冲突：写事务情况下，如果复制表写事务当前遇见的时间戳大于自身事务时间戳且已提交写意图writeintent，则此复制表写事务以相同优先级重启；如果复制表写事务当前遇见的时间戳大于自身事务时间戳且未提交写意图write intent，则优先级低的复制表写事务重启。
4.根据权利要求3所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是处理分布式数据库事务的写读冲突：通过改变session级别的变量开启复制表同步模式，如果复制表读事务当前遇见的时间戳比自身事务时间戳小且写意图write intent未提交，则复制表读事务进入复制表写事务的等待队列等待复制表写事务完成。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是查看节点中事务请求数据是否包含复制表的信息，如果是复制表读事务或复制表写事务，则查看是否节点是否存在复制表的ID，若存在则复制表的数据同步到节点上，否则发起请求将复制表的数据同步到节点。
6.根据权利要求5所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法，其特征是通过复制表进行读事务操作或者连事务接操作前，判断对某一复制表事务操作是否有写事务操作正在更新或者即将更新，若否则正常执行操作，若是则开启复制表同步模式。
7.一种基于分布式数据库的复制表功能实现系统，其特征是包括设置模块、获取模块、处理模块及同步模块，
设置模块通过分布式数据库设置复制表至集群所有节点，获取模块通过复制表利用Raft机制根据历史时间戳向后推移时间至事务时间戳获取事务时间戳节点存储更新的数据信息，
处理模块利用复制表根据处理事务时间戳处理分布式数据库事务的写写冲突及写读冲突，
同步模块通过查看节点中的复制表信息判断复制表的数据是否同步到节点上。
8.一种基于分布式数据库的复制表功能实现装置，其特征是包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至6中任一项所述的一种基于分布式数据库的复制表功能实现方法。
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