CN114338692A - 一种基于分片集群扩容的数据平衡方法与设备 - Google Patents
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Abstract
本申请的目的是提供一种基于分片集群扩容的数据平衡方法与设备。与现有技术相比，本申请通过当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据；所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。通过该方式，将数据平衡过程分解在外部服务的过程中，不需额外消耗分片集群的资源，通过多次对外提供服务即可实现数据平衡。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于分片集群扩容的数据平衡的技术。
背景技术
分片集群扩容的一个关键环节时实现数据平衡，现有实现数据平衡的方法大致分为两类：
1.在数据平衡期间暂停对外提供服务，集中资源以最快的速度完成数据平衡，而后恢复对外服务。这样的实现方式，从技术上来看较为简单，数据安全性也较高，但对于一些服务而言，数据服务暂停可能会导致较大的业务事故，因此无法通过该方式实现数据平衡；
2.数据平衡期间仍然对外提供数据服务，但此方式使得集群消耗部分资源来进行数据平衡，此期间集群整体对外服务的性能会出现相应的下滑。
因此，需要一种数据平衡方式，既能在数据平衡期间继续提供对外服务，又能减少对集群资源的消耗，降低对对外服务性能的影响。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于分片集群扩容的数据平衡方法与设备。
根据本申请的一个方面，提供了一种基于分片集群扩容的数据平衡方法，其中，所述方法包括：
当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；
保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；
所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。
优选地，所述方法还包括在所述分片集群中建立发布订阅模式的频道，其中，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息包括：
所述第一节点向频道中发送请求信息；
分片集群的全部其他节点作为该频道的订阅者，通过该频道接收所述第一节点发送的请求信息。
优选地，其中，所述在所述分片集群中建立发布订阅模式的频道包括：
利用Libp2p协议在P2P网络中建立所述发布订阅模式的频道。
进一步地，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值及所述第一节点的ID，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点发送所述第二节点的ID，以使所述第一节点拉取外部请求对应数据及迁移数据；
所述第一节点将拉取到的外部请求对应数据转发给外部应用。
进一步地，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值及所述第一节点的ID，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述外部请求对应数据及迁移数据；
所述第一节点将接收到的外部请求对应数据转发给外部应用。
进一步地，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值、所述第一节点的ID及外部应用信息，其中，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述外部应用信息向外部应用直接发送所述外部请求对应数据，并根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述迁移数据。
根据本申请的另一方面，还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如前述方法的操作。
根据本申请的再一方面，还提供了一种基于分片集群扩容的数据平衡设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行上述方法的操作。
与现有技术相比，本申请通过当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。通过该方式，将数据平衡过程分解在外部服务的过程中，将一次数据迁移与响应外部服务的过程整合在一起，不需额外消耗分片集群的资源，通过多次对外提供服务实现了数据平衡。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本申请一个方面的一种基于分片集群扩容的数据平衡方法流程图；
图2示出根据本申请一个优选实施例的一种基于分片集群扩容的数据平衡方法流程图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
为更进一步阐述本申请所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本申请的技术方案，进行清楚和完整的描述。
图1示出本申请一个方面提供的一种基于分片集群扩容的数据平衡方法，其中，该方法包括：
S11当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；
S12保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；
S13所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。
在该实施例中，在所述步骤S11中，当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息。
本方案应用于分片集群架构，对扩容产生新节点的分片集群实现数据平衡。分片集群将数据分散到多台服务器中，以分担数据库的读写压力，当外部应用对分片集群发起请求时，并不会指定哪一台服务器进行响应，当接收到外部请求的节点是扩容后产生的第一节点时，首先判断该节点是否存在外部请求对应的数据，若存在，则直接将该部分数据发送给外部应用，以响应其外部请求；若不存在，则将此次外部请求作为数据平衡过程中的一次数据迁移的触发时机，由该节点向分片集群中的全部节点发送请求信息。
在该实施例中，在所述步骤S12中，保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据。
在此，分片集群中的全部节点根据接收到的请求信息对外部请求数据进行检索，若检索到外部请求对应数据，则由该检索到外部请求对应数据的第二节点将部分数据迁移到扩容后产生的第一节点中，以逐步实现数据平衡。实现数据平衡的迁移数据由数据分布算法确定，数据分布算法包括但不限于哈希算法、一致哈希及redis hash slot算法，在此，不对数据分布算法的具体类型进行限制性说明，任何能逐步实现数据平衡的数据分布算法均在本方案的保护范围中。
当根据数据分布算法完成了分布集群中各个节点之间的数据平衡后，若接收外部请求的节点为扩容后产生的第一节点，且第一节点未保存对应数据时，分布集群仅对外部应用的外部请求进行对应数据的响应，而不再进行迁移数据的确定及传输。即第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息，保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使外部应用获取外部请求对应数据。
进一步地，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值及所述第一节点的ID，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述外部请求对应数据及迁移数据；所述第一节点将接收到的外部请求对应数据转发给外部应用。
在此，外部请求对应数据的键值是该数据的唯一索引，当分片集群中的节点接收到请求信息后，即可根据该键值对所述外部请求对应数据进行索引。当索引到所述外部请求对应数据后，索引到所述外部请求对应数据的第二节点根据预设的数据分布算法确定本次的迁移数据。
所述第一节点的ID是该第一节点的唯一索引，当第二节点确定了外部请求对应数据及迁移数据后，根据所述第一节点的ID向该第一节点发送其自身的ID，第一节点在接收第二节点的ID后，根据第二节点的ID拉取外部请求对应数据及迁移数据，并将外部请求对应数据发送给外部应用，以完成对本次外部请求的响应。
进一步地，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述外部请求对应数据及迁移数据；所述第一节点将接收到的外部请求对应数据转发给外部应用。
在此，第二节点在确定了外部请求对应数据及迁移数据后，可根据第一节点的ID直接向第一节点发送外部请求对应数据及迁移数据。此方式不需等待第一节点的拉取。
进一步地，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值、所述第一节点的ID及外部应用信息，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；所述第二节点根据所述外部应用信息向外部应用直接发送所述外部请求对应数据，并根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述迁移数据。
在此，所述请求信息中的外部应用信息是发出外部请求的外部应用的唯一索引，所述第二节点在确定了外部请求对应数据及迁移数据后，可根据所述外部应用信息直接将外部请求对应数据发送给外部应用，将迁移数据发送给第一节点，或者等待第一节点来拉取迁移数据。此方式不需通过第一节点转发外部请求对应数据。
在该实施例中，在所述步骤S13中，所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。
在该步骤中，第一节点对迁移数据进行保存并通知第二节点删除迁移数据，以此完成数据平衡过程中的一次数据迁移。
在另一种优选的实施例中，参见图2所示，其中，图2中的步骤S23及S24与图1实施例中的步骤S12及S13相同或基本相同，故在此不再赘述，仅以引用的方式包含于此。
其中，所述步骤S21包括：在分片集群中建立发布订阅模式的频道。
在此，在分布集群中建立发布订阅模式的频道，接收到外部请求的节点为发布者，分布集群中的其他节点均为订阅者，发布者将请求信息发送到频道中，订阅者均可接收到此该请求信息。通过建立该频道实现了分布集群中各个节点之间的松耦合，节点之间的相互影响程度较低，并且消息传递对节点自身的影响也较小，由该频道将消息路由到各个订阅者。同时，作为消息的发布者，在将请求信息发送给频道后，即可快速返回其核心任务中，不必等待信息传递完成。这种异步的消息传递方式一方面提高了整个分布集群的可靠性，另一方面实现了延迟或按计划处理，当分布集群负载较大时，订阅者可在非高峰期或按照预设的计划处理消息。
所述步骤S22包括：当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存外部请求对应数据时，所述第一节点向频道中发送请求信息。
在此，当接收到外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存外部请求对应数据时，第一节点向频道中发送请求信息，一方面请求外部请求对应的数据，实现对外部请求的响应，另一方面，请求向其进行数据迁移，以逐步实现数据平衡。
所述步骤S23包括：分片集群的全部其他节点作为该频道的订阅者，通过该频道接收所述第一节点发送的请求信息。
在此，分片集群中的全部其他节点都是频道的订阅者，当发布者向频道发送消息后，订阅者均会接收到该消息。
优选地，所述在所述分片集群中建立发布订阅模式的频道包括：利用Libp2p协议在P2P网络中建立所述发布订阅模式的频道。
在此，利用Libp2p协议在分片集群的P2P网络中建立发布订阅模式的频道。由于分片集群中的每个节点都有可能作为发布订阅模式中的发布者或接收者，因此，本申请的方案实现的一个要点即是实现分片集群的去中心化，而Libp2p协议模块化设计使它能够用来构建各种去中心化应用的P2P网络层，同时，Libp2p协议提供了一系列工具或方法来解决P2P网络中的节点发现、数据传输、消息分发等问题。另一方面，在第二节点响应请求信息，与第一节点进行交互时，第一节点与第二节点之间进行了直接通信，而在实际应用中，由于部分节点可能存在NAT穿透问题或不允许外部访问等问题，导致节点直接无法直接通信，在这种情景下，Libp2p协议允许节点充当两个交互节点之间的代理，通过通信加密及远程身份认证，避免代理服务遭遇中间人攻击，从而实现节点之间的可靠通信。
与现有技术相比，本申请通过当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。通过该方式，将数据平衡过程分解在外部服务的过程中，将一次数据迁移与响应外部服务的过程整合在一起，不需额外消耗分片集群的资源，通过多次对外提供服务实现了数据平衡。
此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现前述方法。
本申请实施例还提供了一种基于分片集群扩容的数据平衡设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行前述方法的操作。
例如，计算机可读指令在被执行时使所述一个或多个处理器：当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (8)
1.一种基于分片集群扩容的数据平衡方法，其中，所述方法包括：
当接收外部应用发送的外部请求的节点为扩容后产生的第一节点且所述第一节点未保存所述外部请求对应数据时，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息；
保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据，其中，所述迁移数据包括用于实现各个节点间数据平衡的数据；
所述第一节点获取并保存所述迁移数据后，向所述第二节点发送迁移完成信息，使所述第二节点删除所述迁移数据。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述分片集群中建立发布订阅模式的频道，其中，所述第一节点向分片集群的全部其他节点发送请求信息包括：
所述第一节点向频道中发送请求信息；
分片集群的全部其他节点作为该频道的订阅者，通过该频道接收所述第一节点发送的请求信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述在所述分片集群中建立发布订阅模式的频道包括：
利用Libp2p协议在P2P网络中建立所述发布订阅模式的频道。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值及所述第一节点的ID，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点发送所述第二节点的ID，以使所述第一节点拉取外部请求对应数据及迁移数据；
所述第一节点将拉取到的外部请求对应数据转发给外部应用。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值及所述第一节点的ID，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述外部请求对应数据及迁移数据；
所述第一节点将接收到的外部请求对应数据转发给外部应用。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述请求信息包括外部请求对应数据的键值、所述第一节点的ID及外部应用信息，其中，所述保存有所述外部请求对应数据的第二节点响应所述请求信息，以使所述第一节点及外部应用获取迁移数据及所述外部请求对应数据包括：
所述第二节点根据所述键值在本地查找到所述外部请求对应数据后，按照数据分布算法确定迁移数据；
所述第二节点根据所述外部应用信息向外部应用直接发送所述外部请求对应数据，并根据所述第一节点的ID向所述第一节点推送所述迁移数据。
7.一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。
8.一种基于分片集群扩容的数据平衡设备，其中，该设备包括：
一个或多个处理器；以及
存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令在被执行时使所述处理器执行如权利要求1至6中任一项所述方法的操作。
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