开源新版本 | PolarDB-X v2.4.1 核心特性 ~ 物理扩缩容

分布式数据库，其中一个重要能力就是水平线性扩展，通过增加分布式的节点来提升整体的性能，其中就会涉及到数据库的扩容和缩容。

分布式数据库扩缩容的本质，就是数据分片的腾挪，整个过程涉及了全量+增量的组合。PolarDB-X v2.4.1版本，针对扩缩容能力做了全新的升级，数据腾挪的全量迁移方式，从原先默认的逻辑数据迁移演进到了基于物理文件迁移。

比如：逻辑数据的全量迁移，是通过TableScan的算子读取需要腾挪分片的所有行记录，然后通过新的Insert算子写入到指定的新节点分片中，这种方式的弊端比较明显：

• 需要读取Leader节点，保证数据迁移的一致性，虽然仅是TableScan的读操作，也会对原节点有一定的CPU开销
• 写入目标节点，采用了逻辑Insert的方式，虽然可以走Batch批量处理优化提交，但本质上还是需要逻辑迭代执行，CPU开销比较大，执行的效率不够快
• 逻辑迁移，在分布式下的整体并行度不够大，没有充分发挥分布式多节点的效果，比如50个节点，一次性扩容25个节点，容易出现扩容耗时过长的问题

PolarDB-X v2.4.1版本，引入新的物理文件的全量迁移，可以很大程度上改善以前逻辑迁移方案的弊端：

• 数据读取，首先可以访问Follower节点，不对在线业务有影响，同时通过直接访问物理文件，不做逻辑解析，直接实现二进制的读取
• 写入目标节点，同样采用物理写入，将数据读取的二进制流直接写入目标节点，实现类似物理文件二进制拷贝的效果，CPU仅需要处理网络转发和IO落盘的操作，并不需要处理逻辑迭代
• 更大的并行度规划，引入了更确定的物理复制任务，可以将分布式的扩缩容拆分为多个物理复制的拷贝子任务的组合，通过MPP并行计算调度到多个节点，实现分布式的并行扩缩容

# 开启物理复制迁移
set global physical_backfill_enable=true;

# 关闭物理复制迁移
set global physical_backfill_enable=false;

同时，我们设计了分布式大规模的扩缩容实验，实例规格：35个CN（8C32G） + 70个DN（8C32G），TPCC 50万仓（总计约45TB）

• DN缩容，70节点缩容为40节点，涉及总数据量19.53TB，总耗时80分5秒，总的迁移速度4096MB/s，平均单节点135.6MB/s
• DN扩容，40节点扩容为70节点，涉及总数据量17.51TB，总耗时68分6秒，总的迁移速度4439.4MB/s，平均单节点149.8MB/s

整个扩缩容期间，核心的CN/DN组件的资源水位线均正常，无CPU/内存/IOPS显著高出预期的现象。