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梦幻联动-MogDB/openGauss与ShardingSphere在TPC-C上的表现

原创 李宏达 2021-11-01
1959

一、 MogDB

1. 什么是MogDB

  • MogDB是云和恩墨基于openGauss开源数据库的内核进行研发,推出的一款极致易用的企业级关系型数据库。MogDB具备金融级高可用和全密态计算的极致安全、面向多核处理器的极致性能、AI自诊断调优的极致智能能力,能够满足从核心交易到复杂计算的企业级业务需求。
  • 云和恩墨致力于发挥全栈产品加服务的企业优势,优先支持鲲鹏算力,在 MogDB 的运行平台、管理工具、SQL审核和运维服务等方向推出整体解决方案,为用户提供可信赖的企业级产品和服务,为 openGauss 的开源生态持续贡献力量。

2. 适用场景

  • 大并发、大数据量、以联机事务处理为主的交易型应用场景,如电商、金融、O2O、电信CRM/计费等,应用可按需选择不同的主备部署模式。
  • 在工业监控与远程控制、智慧城市能力延展、智能家居、车联网等物联网应用场景下,传感设备多、采样率高、数据存储为追加模型,满足操作和分析并重的要求。

二、 ShardingSphere

1. 什么是ShardingSphere

  • Apache ShardingSphere 是一套开源的分布式数据库解决方案组成的生态圈,它由 JDBC、Proxy 和 Sidecar(规划中)这 3 款既能够独立部署,又支持混合部署配合使用的产品组成。 它们均提供标准化的数据水平扩展、分布式事务和分布式治理等功能,可适用于如 Java 同构、异构语言、云原生等各种多样化的应用场景。

2. 适用场景

  • Apache ShardingSphere 旨在充分合理地在分布式的场景下利用关系型数据库的计算和存储能力,而并非实现一个全新的关系型数据库。 关系型数据库当今依然占有巨大市场份额,是企业核心系统的基石,未来也难于撼动,我们更加注重在原有基础上提供增量,而非颠覆。

  • Apache ShardingSphere 5.x 版本开始致力于可插拔架构,项目的功能组件能够灵活的以可插拔的方式进行扩展。 目前,数据分片、读写分离、数据加密、影子库压测等功能,以及 MySQL、PostgreSQL、SQLServer、Oracle 等 SQL 与协议的支持,均通过插件的方式织入项目。 开发者能够像使用积木一样定制属于自己的独特系统。Apache ShardingSphere 目前已提供数十个 SPI 作为系统的扩展点,仍在不断增加中。

3. 开源数字

  • ShardingSphere 已于2020年4月16日成为 Apache 软件基金会的顶级项目。
  • 星评增长时间线
    image.png
  • 贡献者增长时间线
    image.png

4. 架构图

image.png

5. ShardingSphere Proxy

  • 定位为透明化的数据库代理端,提供封装了数据库二进制协议的服务端版本,用于完成对异构语言的支持。 目前提供 MySQL 和 PostgreSQL(兼容 openGauss 等基于 PostgreSQL 的数据库)版本,它可以使用任何兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的访问客户端(如:MySQL Command Client, MySQL Workbench, Navicat 等)操作数据,对 DBA 更加友好。
  • 向应用程序完全透明,可直接当做 MySQL/PostgreSQL 使用。
  • 适用于任何兼容 MySQL/PostgreSQL 协议的的客户端。

image.png

三、如何联动

1. 概述

  • 通过ShardingSphere的Proxy功能作为MogDB数据库的代理端进行数据的转发分片和流转。
  • 本文通过TPCC标准程序BenchmarkSQL5.0作为模拟应用的压力发起程序。
  • 通过ShardingSphere的功能可以具备分布式数据库的能力。

2. 架构图

ss.png

四、安装数据库

1. 安装

五、配置ShardingSphere

1. 安装JAVA JDK

[root@db1 lee]# yum install java* -y
[root@db1 lee]# tail -3 ~/.bashrc 
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-1.8.0-openjdk-1.8.0.242.b08-1.h5.oe1.aarch64
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
export CLASSPATH=.:$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME

2. 编译

[root@db1 lee]# git clone https://github.com/apache/shardingsphere.git
[root@db1 lee]# cd shardingsphere-master
[root@db1 shardingsphere-master]# nohup ./mvnw clean install -DskipTests -Prelease -T1C -Djacoco.skip=true -Dcheckstyle.skip=true -DskipITs -Drat.skip=true -Dmaven.javadoc.skip=true -B &
[root@db1 shardingsphere-master]# tail -20 nohup.out 
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-plugins ...... SUCCESS [  0.492 s]
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-common ....... SUCCESS [  1.173 s]
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-metrics ...... SUCCESS [  2.401 s]
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-zipkin ....... SUCCESS [  2.285 s]
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-jaeger ....... SUCCESS [  2.285 s]
[INFO] shardingsphere-integration-agent-test-opentelemetry  SUCCESS [  2.425 s]
[INFO] shardingsphere-integration-scaling-test ............ SUCCESS [  1.020 s]
[INFO] shardingsphere-integration-scaling-test-mysql ...... SUCCESS [  2.379 s]
[INFO] shardingsphere-rewrite-test ........................ SUCCESS [  1.112 s]
[INFO] shardingsphere-optimize-test ....................... SUCCESS [  0.927 s]
[INFO] shardingsphere-distribution ........................ SUCCESS [  0.421 s]
[INFO] shardingsphere-src-distribution .................... SUCCESS [  5.154 s]
[INFO] shardingsphere-jdbc-distribution ................... SUCCESS [  1.845 s]
[INFO] shardingsphere-proxy-distribution .................. SUCCESS [  7.516 s]
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time:  01:28 min (Wall Clock)
[INFO] Finished at: 2021-10-29T11:36:59+08:00
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[root@db1 target]# pwd
/lee/shardingsphere-master/shardingsphere-distribution/shardingsphere-proxy-distribution/target
[root@db1 target]# ls
apache-shardingsphere-5.0.0-RC1-SNAPSHOT-shardingsphere-proxy-bin.tar.gz         archive-tmp
apache-shardingsphere-5.0.0-RC1-SNAPSHOT-shardingsphere-proxy-bin.tar.gz.sha512  maven-shared-archive-resources
[root@db1 target]# mv apache-shardingsphere-5.0.0-RC1-SNAPSHOT-shardingsphere-proxy-bin.tar.gz proxy.tar.gz
[root@db1 target]# cp proxy.tar.gz /lee/ss/

apache-shardingsphere-5.0.0-RC1-SNAPSHOT-shardingsphere-proxy-bin.tar.gz 为proxy程序。

3. 修改配置文件

文件过长注释部分已经省略

  • 主配置文件
[root@db1 conf]# cat server.yaml 
rules:
  - !AUTHORITY
    users:
      - root@%:root
      - sharding@:sharding
    provider:
      type: ALL_PRIVILEGES_PERMITTED
props:
  max-connections-size-per-query: 2
  proxy-frontend-flush-threshold: 128  # The default value is 128.
  proxy-backend-query-fetch-size: 1000
  • users部分为ShardingSphere的账号密码,属于ShardingSphere的对象和数据库对象无关。

  • 分片文件

[root@db1 conf]# cat config-sharding.yaml
schemaName: tpcc
dataSources:
  ds_0:
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 3000
    minPoolSize: 1
    password: tpcc@123
    url: jdbc:postgresql://192.168.2.157:26000/tpcc?serverTimezone=UTC&useSSL=false&loggerLevel=OFF
    username: tpcc
  ds_1:
    connectionTimeoutMilliseconds: 30000
    idleTimeoutMilliseconds: 60000
    maxLifetimeMilliseconds: 1800000
    maxPoolSize: 3000
    minPoolSize: 1
    password: tpcc@123
    url: jdbc:postgresql://192.168.2.158:26000/tpcc?serverTimezone=UTC&useSSL=false&loggerLevel=OFF
    username: tpcc  

rules:
  - !SHARDING
    bindingTables:
      - bmsql_warehouse, bmsql_customer
      - bmsql_stock, bmsql_district, bmsql_order_line
    defaultDatabaseStrategy:
      none:
    defaultTableStrategy:
      none:
    keyGenerators:
      snowflake:
        props:
          worker-id: 123
        type: SNOWFLAKE
    tables:
      bmsql_config:
        actualDataNodes: ds_0.bmsql_config

      bmsql_warehouse:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_warehouse
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_warehouse_database_inline

      bmsql_district:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_district
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: d_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_district_database_inline

      bmsql_customer:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_customer
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: c_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_customer_database_inline

      bmsql_item:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_item
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: i_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_item_database_inline

      bmsql_history:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_history
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: h_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_history_database_inline

      bmsql_oorder:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_oorder_${0..1}
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: o_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_oorder_database_inline
        tableStrategy:
          standard:
            shardingColumn: o_c_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_oorder_table_inline

      bmsql_stock:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_stock
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: s_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_stock_database_inline

      bmsql_new_order:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_new_order
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: no_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_new_order_database_inline

      bmsql_order_line:
        actualDataNodes: ds_${0..1}.bmsql_order_line
        databaseStrategy:
          standard:
            shardingColumn: ol_w_id
            shardingAlgorithmName: bmsql_order_line_database_inline

    shardingAlgorithms:
      bmsql_warehouse_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${w_id % 2}

      bmsql_district_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${d_w_id % 2}

      bmsql_customer_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${c_w_id % 2}

      bmsql_item_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${i_id % 2}

      bmsql_history_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${h_w_id % 2}

      bmsql_oorder_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${o_w_id % 2}

      bmsql_oorder_table_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: bmsql_oorder_${o_c_id % 2}

      bmsql_stock_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${s_w_id % 2}

      bmsql_new_order_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${no_w_id % 2}

      bmsql_order_line_database_inline:
        type: INLINE
        props:
          algorithm-expression: ds_${ol_w_id % 2}

  • schemaName 为数据库用户名
  • dataSources为数据源可配置1至多个
  • rules为分片规则,%2为取id列分成2份到两个数据库。

4. 启动proxy

[root@db1 bin]# pwd
/lee/ss/proxy/bin
[root@db1 bin]# ./start.sh 3307
Starting the ShardingSphere-Proxy ...
The classpath is /lee/ss/proxy/conf:.:/lee/ss/proxy/lib/*:/lee/ss/proxy/ext-lib/*
Please check the STDOUT file: /lee/ss/proxy/logs/stdout.log
[root@db1 bin]# cat /lee/ss/proxy/logs/stdout.log
Thanks for using Atomikos! Evaluate http://www.atomikos.com/Main/ExtremeTransactions for advanced features and professional support
or register at http://www.atomikos.com/Main/RegisterYourDownload to disable this message and receive FREE tips & advice
[INFO ] 2021-11-01 15:53:05.643 [main] o.a.s.p.i.BootstrapInitializer - Database name is `PostgreSQL`, version is `9.2.4`
[INFO ] 2021-11-01 15:53:05.837 [main] o.a.s.p.frontend.ShardingSphereProxy - ShardingSphere-Proxy start success
  • 可以在脚本后指定proxy的启动端口

5. 测试连接

[lee@node157 ~]$ gsql -d tpcc -Usharding -h 192.168.2.136 -p3307 -Wsharding
gsql ((MogDB 2.1.0 build ) compiled at 2021-10-26 19:07:06 commit 0 last mr  )
Non-SSL connection (SSL connection is recommended when requiring high-security)
Type "help" for help.

tpcc=> 

六、 调试BenchmarkSQL

1. 查看配置文件

[root@db1 run]# cat props.mogdb.ss 
db=postgres
driver=org.postgresql.Driver
conn=jdbc:postgresql://192.168.2.136:3307/tpcc?prepareThreshold=1&batchMode=on&fetchsize=10&loggerLevel=off
user=sharding
password=sharding
warehouses=100
loadWorkers=50
terminals=500
runTxnsPerTerminal=0
runMins=10
limitTxnsPerMin=0
terminalWarehouseFixed=true
newOrderWeight=45
paymentWeight=43
orderStatusWeight=4
deliveryWeight=4
stockLevelWeight=4
resultDirectory=ss_result_%tY-%tm-%td_%tH%tM%tS

2. 生成原始数据

[root@db1 run]# ./runDatabaseBuild.sh props.mogdb.ss 
部分日志
# ------------------------------------------------------------
# Loading SQL file ./sql.postgres/buildFinish.sql
------------------------------------------------------------
-- ----
-- Extra commands to run after the tables are created, loaded,
-- indexes built and extra's created.
-- PostgreSQL version.
-- ----

3. 运行TPCC程序

[root@db1 data]# numactl -C 0-25,30-55 ./runBenchmark.sh props.mogdb.ss 
13:55:30,137 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,140 [main] INFO   jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
13:55:30,140 [main] INFO   jTPCC : Term-00,      BenchmarkSQL v5.0
13:55:30,140 [main] INFO   jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
13:55:30,140 [main] INFO   jTPCC : Term-00,  (c) 2003, Raul Barbosa
13:55:30,140 [main] INFO   jTPCC : Term-00,  (c) 2004-2016, Denis Lussier
13:55:30,142 [main] INFO   jTPCC : Term-00,  (c) 2016, Jan Wieck
13:55:30,142 [main] INFO   jTPCC : Term-00, +-------------------------------------------------------------+
13:55:30,142 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,142 [main] INFO   jTPCC : Term-00, db=postgres
13:55:30,142 [main] INFO   jTPCC : Term-00, driver=org.postgresql.Driver
13:55:30,143 [main] INFO   jTPCC : Term-00, conn=jdbc:postgresql://192.168.2.136:3307/tpcc?prepareThreshold=1&batchMode=on&fetchsize=10&loggerLevel=off
13:55:30,143 [main] INFO   jTPCC : Term-00, user=sharding
13:55:30,143 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,143 [main] INFO   jTPCC : Term-00, warehouses=100
13:55:30,143 [main] INFO   jTPCC : Term-00, terminals=500
13:55:30,144 [main] INFO   jTPCC : Term-00, runMins=10
13:55:30,144 [main] INFO   jTPCC : Term-00, limitTxnsPerMin=0
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, terminalWarehouseFixed=true
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, newOrderWeight=45
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, paymentWeight=43
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, orderStatusWeight=4
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, deliveryWeight=4
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, stockLevelWeight=4
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, resultDirectory=ss_result_%tY-%tm-%td_%tH%tM%tS
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, osCollectorScript=null
13:55:30,145 [main] INFO   jTPCC : Term-00, 
13:55:30,157 [main] INFO   jTPCC : Term-00, copied props.mogdb.ss to ss_result_2021-11-01_135530/run.properties
13:55:30,157 [main] INFO   jTPCC : Term-00, created ss_result_2021-11-01_135530/data/runInfo.csv for runID 835
13:55:30,157 [main] INFO   jTPCC : Term-00, writing per transaction results to ss_result_2021-11-01_135530/data/result.csv
13:55:30,158 [main] INFO   jTPCC : Term-00,
13:55:30,237 [main] INFO   jTPCC : Term-00, C value for C_LAST during load: 165
13:55:30,237 [main] INFO   jTPCC : Term-00, C value for C_LAST this run:    92
13:55:30,237 [main] INFO   jTPCC : Term-00, Running Average tpmTOTAL: 626491.25    Current tpmTOTAL: 41415216    Memory Usage: 858MB / 1001MB          
14:05:31,197 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, 
14:05:31,197 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, 
14:05:31,197 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, Measured tpmC (NewOrders) = 281818.72
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, Measured tpmTOTAL = 626481.78
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, Session Start     = 2021-11-01 13:55:31
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, Session End       = 2021-11-01 14:05:31
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : Term-00, Transaction Count = 6265412
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : executeTime[Payment]=87346178
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : executeTime[Order-Status]=3979084
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : executeTime[Delivery]=24407579
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : executeTime[Stock-Level]=3583178
14:05:31,198 [Thread-158] INFO   jTPCC : executeTime[New-Order]=180651188
  • 数据未经过充分调优仅供参考

七、何谓梦幻

  • 单一数据库整合成一个大型分布式,即兼顾了单机数据库的稳定,又产生了分布式数据库的能力。
  • 兼容多种数据库,目前支持 MySQL, PostgreSQL, SQLServer, Oracle, openGauss 以及符合 SQL92 规范的 SQL 方言。
  • 面对超负荷的流量或其他不正常状态下,针对某一节点进行熔断和限流,实现从数据库到计算节点打通的一体化管理能力,在故障中为组件提供细粒度的控制能力,并尽可能的提供自愈的可能。
  • 透明化分库分表,尽量对业务无感知,像使用一个数据库一样使用水平分片之后的数据库集群。
  • 支持多种事物粒度选择

    本地事物:在不开启任何分布式事务管理器的前提下,让每个数据节点各自管理自己的事务。
    两阶段提交:基于XA协议实现的分布式事务对业务侵入很小。 它最大的优势就是对使用方透明,用户可以像使用本地事务一样使用基于XA协议的分布式事务。 XA协议能够严格保障事务 ACID 特性。
    柔性事务: 如果将实现了 ACID 的事务要素的事务称为刚性事务的话,那么基于 BASE 事务要素的事务则称为柔性事务。 BASE 是基本可用、柔性状态和最终一致性这三个要素的缩写。

本地事物 两(三)阶段事务 柔性事务
业务改造 实现相关接口
一致性 不支持 支持 最终一致
隔离性 不支持 支持 业务方保证
并发性能 无影响 严重衰退 略微衰退
适合场景 业务方处理不一致 短事务 & 低并发 长事务 & 高并发
  • 读写分离,通过负载均衡策略将查询请求疏导至不同从库。

image.png

  • 架构,平台,系统,数据库版本,灵活多变,通过ShardingSphere可以实现MogDB和openGauss甚至和PostgreSQL在同一个集群中,参与灵活。

ss2.png

最后修改时间:2021-11-10 16:08:19
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