OceanBase系统架构资源单元的均衡

资源单元（Unit）是 OceanBase 数据库系统内用户资源在 OBServer 上的容器（或虚拟机），它是 OceanBase 数据库作为多租户分布式数据库架构的重要概念。RS 模块需要对资源单元进行管理，并通过把资源单元在多个 OBServer 间调度，对系统资源进行有效利用。

RS 对资源单元的管理包括：

• 资源单元的分配，即新建一个资源单元时，RS 需要决定这个 Unit 分配到哪个 OBServer 上。

• 资源单元的均衡，即在系统运行过程中，RS 根据 Unit 的资源规格等信息对 Unit 进行再平衡的一个调度过程。

当前，Unit 的分配和均衡策略的目标如下：

• 考虑能够支持多种资源的分配和均衡调度，主要为 CPU 资源和 Memory 资源。

• 支持 Zone 内 OBServer 间资源均衡的分配。

多种资源

在当前的 Unit 分配和均衡算法中，主要考虑两类资源（CPU 资源和 Memory资源）的分配和均衡，多种资源同时存在时，资源的分配和均衡可能存在一定问题。为简化问题描述，先考察仅有单一资源的分配和均衡算法，以下以 CPU 资源为例，讨论单一资源的分配和均衡算法。

CPU 单一资源的均衡示例

• 示例背景

  假设存在两个 OBServer：OBS0（10 个 CPU）和 OBS1（10 个 CPU）。其中，OBS0 上包含 6 个 Unit，每个 Unit 的资源规格为 1 个 CPU；OBS1 上包含 4 个 Unit，每个 Unit 的资源规格为 1 个 CPU。

• 均衡目标

  通过在 OBServer 间迁移 Unit，使得各 OBServer 的 CPU 占用率尽可能接近。

• 均衡过程

  从该示例场景可以看到，OBS0 的 CPU 占用率为 (6 / 10) * 100%= 60%，OBS1 的 CPU 占用率为 (4 / 10) * 100% = 40%。两个 OBServer 的 CPU 占用率差值为 0.2，将 OBS0 上的一个 Unit 迁移到 OBS1 上，迁移后的 OBS0 的 CPU 占用率为 (5 / 10) *100% = 50%，OBS1 的 CPU 占用率为 (5 / 10) *100% = 50%，两个 OBServer 的 CPU 相等，与迁移 Unit 前相比，两个 OBServer 的资源占用率更平均。

多种资源占用率的计算

当系统中有多种资源需要进行分配和均衡时，仅使用其中一种资源的占用率去进行分配和均衡可能不够准确，也很难达到较好的分配和均衡效果，为此，OceanBase 数据库在多种资源（CPU 资源和 Memory 资源）均衡和分配时，使用了如下的分配和均衡方法，即为参与分配和均衡的每种资源分配一个权重，作为计算 OBServer 总的资源占用率时该资源所占的百分比。每种资源的权重使用如下方法计算，即某种资源使用的越多，则该资源的权重就越高。

例如，某集群中总的 CPU 资源为 50 个CPU，Unit 共占用 20 个 CPU，则 CPU 总的占用率为 40%。该集群中总的 Memory 资源为 1000 GB，Unit 共占用 Memory 资源 100 GB，则 Memory 占用率为 10%，集群中没有其他资源参与均衡。归一化后，CPU 和 Memory 资源的权重分配为 80% 和 20%，各 OBServer 根据该权重计算各自的资源占用率，然后再通过迁移降低各 OBServer 之间的资源占用率差值。

资源单元的分配

创建一个新的 Unit 时，需要为该 Unit 选择一个 OBServer 宿主机，分配宿主机所采用的方法是：先根据上面多资源占用率的计算规则，计算出每一个 OBServer 的资源占用率，然后选取资源占用率最小的那台 OBServer，作为新建 Unit 的宿主机。

资源单元的均衡

资源单元均衡是通过在 OBServer 间迁移 Unit 的方式使得各 OBServer 的资源占用率相差尽量小，使用上述多种资源占用率的算法，可以计算出每台 OBServer 的资源占用率，并尝试不断迁移 Unit，使得迁移 Unit 完成后，各 OBServer 之间的资源占用率比迁移 Unit 前更小，即完成了资源单元的均衡。

资源单元均衡的控制

OceanBase 数据库通过 2 个配置项用于控制资源单元的均衡：

• enable_rebalance

  该配置项为负载均衡的总开关，用于控制资源单元的均衡。

• server_balance_cpu_mem_tolerance_percent

  该配置项为触发资源单元均衡的阈值，当某些 OBServer 的资源单元负载与平均负载的差值超过 server_balance_cpu_mem_tolerance_percent 设置的值时，开始调度均衡，直到所有 OBServer 的资源单元的负载与平均负载的差值都小于配置项 server_balance_cpu_mem_tolerance_percent 的值。

手动迁移资源单元

除了上述资源单元的自动均衡以外，OceanBase 数据库还支持资源单元的手动迁移，即数据库管理员可以通过 SQL 指令对资源单元进行手动迁移，具体迁移语句如下。

obclient> ALTER SYSTEM MIGRATE UNIT $unit_id DESTINATION '$server';

其中：

• $unit_id ：填写待迁移的 Unit 的 ID，可通过 oceanbase.gv$unit 视图查询。

• $server：填写将 Unit 迁移到的目标 Server 地址，格式为 ip 地址:端口号。例如，10.10.10.1:2882。

处于迁移中的资源单元，您也可以手动取消该资源单元的迁移，具体语句如下。

obclient> ALTER SYSTEM CANCEL MIGRATE UNIT $unit_id;