阿里云内存数据库Tair新一代集群无感数据迁移

本文涉及的产品
云原生多模数据库 Lindorm,多引擎 多规格 0-4节点
云数据库 MongoDB,独享型 2核8GB
推荐场景:
构建全方位客户视图
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 本文将阐述社区开源版本集群数据迁移的技术,阿里云Tair for Redis集群早期对社区迁移数据的增强改进以及演进到新一代基于Slot复制的无感数据迁移原理。

众所周知,Redis是一款广受欢迎的内存数据库,广泛应用在多种业务场景中。开源Redis提供了分布式的Redis集群方案,可用于提升内存容量存储和扩展高速性能。集群架构必不可免涉及到数据节点分片的弹性扩缩容、分片间的数据迁移。而Redis社区版集群的数据迁移能力却一直以来是开发者、运维者们多有诟病的地方。

社区Redis集群版迁移数据有诸多不足,Tair推出的新一代以Slot复制为原理的无感迁移数据架构,已在阿里云上提供长期稳定的服务。

Tair是阿里云国产自研的云原生内存数据库,在完全兼容Redis的基础上,提供了丰富的数据模型和企业级能力来帮助客户构建实时在线场景。其中兼容Redis这块的能力,我们称之为Tair for Redis。同时,Tair与新型存储介质——持久内存的高效结合,相比内存,成本降低30%以上,并能做到数据持久化和提供近似于内存的性能。目前,Tair已广泛应用于政务、金融、制造、医疗和泛互联网等各行业客户,满足客户的高速查询和计算场景。

本文将阐述社区开源版本集群数据迁移的技术,阿里云Tair for Redis集群早期对社区迁移数据的增强改进以及演进到新一代基于Slot复制的无感数据迁移原理。

1. 开源Redis Cluster的数据迁移技术

开源Redis Cluster(7.0)采用的是无中心控制节点的分布式架构。节点间通过gossip协议传递集群拓扑结构等元信息,集群拓扑结构以Slot单位作为数据的最小集合,各个节点独自归属一部分的Slot。数据迁移即是在节点间移动Slot。

开源Redis Cluster以Per Key的方式迁移Slot。Per Key是指在迁移过程中通过遍历迁移部分key的方式完成单个Slot的迁移。

Per Key迁移的流程

具体的流程:

  1. 在目的分片上设置importing状态。
  2. 在源分片上设置migrating状态。
  3. 从源分片上获取到被迁移的Slot的key列表。
  4. 给源分片发送migrate命令,带上需要被迁移的部分key列表。migrate命令是一个同步阻塞命令,触发源分片将key发送给目标分片restore后,源分片上将key删除。如此反复直至源分片上被迁移的Slot的key列表为空。
  5. 通过setslot命令将被迁移的Slot归属于目标节点。

Per Key迁移的痛点

这套流程带来的问题也很明显:

  • migrate命令执行过程中因同步阻塞的特性,所以无法再处理其他业务请求。迁移大key则会造成长时间的阻塞,进一步放大服务的可用性问题。
  • 如果在源分片访问的key不存在,则会被重定向到目标分片,多一次路由转发。
  • 多key命令请求在重定向到目标分片后,如果目标分片上有key不存在,目标分片将返回TryAgain错误给客户端,此次请求失败。
  • 在迁移过程中,单个Slot的数据分散在两个分片上,如果迁移出现异常,将无法平稳回滚整个迁移流程。

早期阿里云Tair for Redis集群也针对Per Key数据迁移技术做了增强改进。

2. Tair for Redis集群早期Per Key数据迁移增强技术

Tair for Redis Per Key数据迁移增强改进主要集中在改进同步阻塞、改进大key迁移阻塞、缩短迁移交互时长,以此提升迁移速度从而降低业务的有损感知影响。具体的改进点以下阐述。

同步流程改成异步化

源节点在执行原生的migrate命令时,进行以下三个操作:

  1. dump key,序列化打包key的payload。
  2. 将打包好的payload通过restore的命令发送给目标节点。
  3. 收到目标节点回复后删除key。

三个操作在一个同步阻塞的命令中执行,因此造成执行期间其他业务请求较长时间不可访问。

Tair for Redis则借助自研的内核迁移状态机将这三个步骤拆解成三个异步流程,减少同步阻塞的时长。

大key拆分成chunk迁移

如果Per Key迁移到大key,dump key、传输payload、restore key三个阶段耗时都会相应增长,即便异步化也不能降低单个操作的耗时影响。

Tair  for Redis迁移前先判断被迁移的key是否属于大key,大key则被分解成chunk,按chunk为单位完成dump key、传输payload、restore key三个阶段,每个阶段的耗时减少,可有效减少对其他key的访问阻塞影响,但整体延长了对该大key的迁移耗时。

尚未解决的痛点

这些优化改进并不能解决掉全部的痛点问题,依然存在的痛点有:

  • 贯穿迁移过程中的moved和ask重定向路由语义。
  • 带有空key的多key请求,返回客户端TryAgain错误。
  • 无法一键稳定回滚。

在持续的探索和演进后,阿里云Tair for Redis集群推出了基于Slot复制的新一代数据迁移技术。

3. Tair for Redis集群基于Slot复制的无感数据迁移技术

Redis主备通过数据复制的方式进行数据同步。Tair for Redis在借鉴主备复制的技术基础上,内核衍生出了Slot复制技术(Slot Mig),概括的说即是在两个节点间通过复制一部分Slot进行数据同步,并且加上中心控制器(CS)精准动态控制毫秒级别的Slot Wait禁写技术,在集群拓扑结构切换时通过moved语义让客户端请求重定向到新的数据节点上,从而做到对业务读写请求无损,迁移过程对用户业务无感知。

Slot Mig迁移的流程

具体的流程:

  1. CS对目标分片发起数据迁移命令slotRepl。
  2. 目标节点对源节点发起slotPsync命令。
  3. 源节点生成被迁移的Slot的存量快照数据。
  4. 目标节点接收被迁移的Slot的存量快照数据。
  5. 源节点同步给目标节点被迁移的Slot的增量数据。
  6. CS动态评估增量同步差值,控制在毫秒级别的差值范围内向源节点发起slotReplWait禁写被迁移的Slot。如禁写时长超过阈值,将自动触发回滚禁写状态,恢复业务正常可写状态。
  7. CS等待同步完成后切换集群拓扑结构。客户端旧请求根据moved语义被重定向到新的集群拓扑节点。
  8. 删除源节点的已迁移完成的Slot数据。

Slot Mig迁移的优势

如上所述,整个迁移过程的优势:

  • 无只读错误,客户端链接无闪断。
  • 只在切换集群拓扑结构后对旧链接请求返回moved语义。
  • 大key、多key请求无影响。
  • 单个Slot的数据不再分散在两个节点上,流程可一键回滚恢复。

4. 对比总结

文末总结下阿里云Tair for Redis集群新一代无感数据迁移和社区开源版Redis集群数据迁移的特性对比。

阿里云Tair for Redis集群Slot Mig

社区开源Redis集群(7.0)Per Key

迁移过程中命中被迁移Slot的业务请求状态

出现两种状态:

  1. 切换集群拓扑结构前可正常访问
  2. 切换集群拓扑结构后根据moved语义重定向到目标节点,无ask语义

出现三种状态:

  1. key在源节点上不存在时根据moved以及ask语义重定向到目标节点
  2. 带有空key的多key请求,返回客户端TryAgain错误
  3. 正在执行migrate命令,其他请求被block住

迁移过程是否出现只读错误

迁移过程中是否出现禁写

毫秒级别的Slot禁写

分两种情况禁写:

  1. 多key写请求中有空key
  2. 被migrate命令阻塞住

迁移过程中客户端链接是否有闪断

迁移未结束是否可以回滚

阿里云Tair for Redis集群的无感数据迁移技术已服务于阿里云上的变配功能(扩缩容节点),欢迎大家购买体验。

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
目录
相关文章
|
17天前
|
缓存 NoSQL 数据库
运用云数据库 Tair 构建缓存为应用提速,完成任务得苹果音响、充电套装等好礼!
本活动将带大家了解云数据库 Tair(兼容 Redis),通过体验构建缓存以提速应用,完成任务,即可领取罗马仕安卓充电套装,限量1000个,先到先得。邀请好友共同参与活动,还可赢取苹果 HomePod mini、小米蓝牙耳机等精美好礼!
|
2月前
|
存储 缓存 关系型数据库
阿里云数据库 SelectDB 多计算集群核心设计要点揭秘与场景应用
在云原生存算分离架构下,多计算集群的实现从技术方案上看似乎并不存在过多难题。但从产品的角度而言,具备成熟易用的多计算集群能力且能运用于用户实际业务场景中,还有较多核心要点需要深度设计
阿里云数据库 SelectDB 多计算集群核心设计要点揭秘与场景应用
|
3月前
|
存储 缓存 负载均衡
带你认识DM 共享存储数据库集群
带你认识DM 共享存储数据库集群
82 3
|
3月前
|
关系型数据库 MySQL Serverless
在部署云数据库PolarDB MySQL版 Serverless集群的过程中问题点
在部署PolarDB MySQL Serverless过程中,常见问题包括配置误解、网络配置错误、资源未及时释放及压测不熟练。建议深入理解配置项,确保合理设置伸缩策略;明确业务需求,使PolarDB与现有服务同处一地域与VPC;利用提醒功能管理资源生命周期;按官方指南执行压测。新用户面临的学习曲线、资源管理自动化不足及成本控制难题,可通过增强文档友好性、引入智能成本管理与用户界面优化来改善。
66 1
|
3月前
|
存储 NoSQL Java
Tair的发展问题之Tair对于不同存储介质(如内存和磁盘)的线程分配是如何处理的
Tair的发展问题之Tair对于不同存储介质(如内存和磁盘)的线程分配是如何处理的
|
3月前
|
运维 监控 数据库
在OceanBase数据库中,obd集群版本需在线升级4.3.1.0升级至4.3.2
【8月更文挑战第14天】在OceanBase数据库中,obd集群版本需在线升级4.3.1.0升级至4.3.2
85 0
|
4月前
|
关系型数据库 分布式数据库 PolarDB
**PolarDB开源指南:构建分布式数据库集群**踏上PolarDB开源之旅,了解如何从零开始搭建分布式集群
【7月更文挑战第3天】**PolarDB开源指南:构建分布式数据库集群**踏上PolarDB开源之旅,了解如何从零开始搭建分布式集群。采用存储计算分离架构,适用于大规模OLTP和OLAP。先准备硬件和软件环境,包括Linux、Docker和Git。然后,克隆源码,构建Docker镜像,部署控制节点和计算节点。使用PDCli验证集群状态,开始探索PolarDB的高性能与高可用性。在实践中深化学习,贡献于数据库技术创新。记得在安全环境下测试。
186 1
|
5月前
|
关系型数据库 MySQL Serverless
Serverless 应用引擎产品使用合集之在SAE2.0上的应用如何访问云原生数据库PolarDB MySQL版集群
阿里云Serverless 应用引擎(SAE)提供了完整的微服务应用生命周期管理能力,包括应用部署、服务治理、开发运维、资源管理等功能,并通过扩展功能支持多环境管理、API Gateway、事件驱动等高级应用场景,帮助企业快速构建、部署、运维和扩展微服务架构,实现Serverless化的应用部署与运维模式。以下是对SAE产品使用合集的概述,包括应用管理、服务治理、开发运维、资源管理等方面。
|
4月前
|
网络协议 关系型数据库 MySQL
【最佳实践】MySQL数据库迁移到PXC集群
借本次数据库迁移实践,再次总结一下MySQL数据库迁移到PXC的最佳操作路径。
103 0
下一篇
无影云桌面