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    节点存储控制器是什么

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本文介绍了创建及配置集群的基本配置流程和查看配置清单的方法,并详细说明了各高级配置项的用法。 基本配置流程 开通并创建NAS 首次创建E-HPC集群之前,需要先登录文件存储产品页面 开通NAS服务,NAS服务开通后,登录到NAS控制台开始 创建NAS文件系统,并为文件系统 添加挂载点,操作完成之后,就可以登录到EHPC控制台创建集群了。 创建集群 1.. 登录E-HPC管理控制台。如果尚未注册,请先单击 免费注册 完成注册流程(按照最新国家规定,需要实名制注册)。登录后定位到 弹性高性能计算,会直接显示如下的集群界面: ClusterView 2.. 在该 集群 界面,先选择地域(如华东1),单击右上角开始 创建集群。 注意1:请先了解地域和可用区。 注意2: 在创建、管理或使用E-HPC集群时,非特殊情况请勿使用云服务器ECS管理控制台调整单个集群节点。建议通过E-HPC集群管控平台操作。详情见 为什么不能使用ECS管理控制台对E-HPC集群节点进行操作? 第一步:硬件配置 硬件配置项包括:可用区、付费类型、部署方式和节点配置,如下图所示:HardwareConfig 选择可用区。 ZoneSelect 说明:为了保证E-HPC节点间的网络通讯效率,所有开通的节点均位于同一地域同一可用区,请参见地域和可用区。如果在开通E-HPC集群时发现想用的区域不可选,请参见为什么某些地域无法开通E-HPC集群 选择付费类型 付费类型是指集群节点ECS实例的计费方式,其中不包括弹性IP、NAS存储的费用。共有三种付费类型供您选择:包年包月、按量付费和竞价实例。ChargeMode 选择部署方式 DeployMode 说明: 标准:登录节点、管控节点和计算节点分离部署,管控节点可以选2台或4台(HA)。 简易:登录、管控服务混合部署在一台节点上,计算节点分离。 One-box: 所有类型的服务都部署在一台计算节点上,整个集群只有一个节点,可选择使用本地存储或NAS存储。使用NAS存储时可支持集群扩容。 4. 节点配置 NodeSelect 如上图,系统中默认分配2个管控节点实例,还可以自己选择1个或者4(HA)。计算节点的数量指定为3台。登录节点默认分配1台。点击节点的打开下拉菜单可进一步选择所需机型。 说明: E-HPC集群主要由以下3种节点构成 计算节点:用于执行高性能计算作业的节点 管控节点:用于进行作业角度和域账户管理的节点,包括相互独立的2种节点: 作业调度节点:部署作业调度器 域帐户管理节点:部署集群的域账号管理软件 登录节点:具备公网IP,用户可远程登录该节点,通过命令行操作HPC集群 一般来说,作业调度节点只处理作业调度,域帐户管理节点只处理帐户信息,都不参与作业运算,因此原则上管控节点选用较低配置的企业级实例(如小于4CPU核的sn1ne实例)保证高可用性即可。计算节点的硬件配置选择是影响集群性能的关键点。登录节点通常会被配置为开发环境,需要为集群所有用户提供软件开发调试所需的资源及测试环境,因此推荐登录节点选择与计算节点配置一致或内存配比更大的实例。各种机型的详细信息可参考推荐配置。 完成硬件配置后,点击下一步进入软件配置界面。 第二步:软件配置 软件配置项包括:镜像类型、操作系统、调度器和软件包,如下图所示:SoftwareConfig 说明: 选择不同的镜像类型,操作系统的可选项也会变化。操作系统指部署在集群所有节点上的操作系统。“镜像类型”说明: 若用户选择镜像为"自定义镜像类型",则不能使用基于已有E-HPC集群节点创建产生的自定义镜像,否则,创建集群计算节点将会产生异常。 调度器是指HPC集群上部署的作业调度软件。选择不同的作业调度软件,向集群提交作业时作业脚本和参数也会有相应的不同。 软件包是指HPC集群上部署的HPC软件,HPC提供多种类型的典型配置软件包如GROMACS、OpenFOAM和LAMMPS等,包含相应的软件和运行依赖,集群创建完毕之后,所选的软件将会预装到集群上。 第三步:基础配置 基础配置项包括:基本信息和登录设置,如下图所示:BaseConfig 说明: 基本信息中的名称是指集群名称,该名称将会在集群列表中显示,便于用户查找。 登录设置填写的是登录该集群的密码,该密码用于远程SSH访问集群登录节点时使用,对应的用户名为root。 完成基本配置后,勾选《E-HPC服务条款》,点击确认即可创建集群。 查看配置清单 您可以在创建集群界面的右侧查看当前配置清单。默认情况下,配置清单仅显示基础配置,您可以勾选高级配置选项查看更多配置项。 ConfigList 查看配置拓扑图 在创建完集群之后,点击右上角查看详情,我们可以查看到集群的在拓扑图。TopoButton 可以看到当前配置拓扑图中,包括VPC名称、交换机名称、NAS实例名、登录节点、管控节点、计算节点的配置及数量等。ClusterTopo 查询创建状态 大约20分钟后,您可以回到E-HPC集群页面,查看新集群状态。若新集群所有节点皆处于 运行中 的状态,则集群已创建完毕。下一步用户可登录到集群进行操作,请参见指引使用集群。 高级配置 按照基本配置流程可创建通用E-HPC集群,如果用户需要更灵活的配置,可以在高级配置选项下进行选择。创建集群的三个步骤中前两个步骤都有高级配置可供用户选择。 硬件高级配置 依次打开创建集群 > 硬件配置 > 高级配置,可以看到如下配置选项(本例在创建集群前已事先创建了网络、存储等基础服务): HardwareAdvConfig 网络配置 上图中的网络配置部分,用户可自行在阿里云专有网络控制台创建VPC、交换机,在阿里云云服务器控制台创建安全组,创建完成后即可在这里可以选择所需的VPC、交换机、安全组等网络配置。如果不想跳转到其他服务的控制台,也可点击此处的“创建VPC”、“创建子网(交换机)”链接,在右侧的滑动窗口中创建相应的组件。 说明:如果用户事先没有创建VPC和交换机,创建集群的流程将会自动创建默认一个默认的VPC和交换机,VPC网段为192.168.0.0/16,交换机网段为192.168.0.0/20。用户如果自行创建了VPC,需要在所需的可用区下自行创建交换机才可继续创建集群。如果用户自行创建了VPC和交换机,使用基础配置流程创建集群时将会自动选择第一个VPC和交换机,请确保交换机下的IP地址空间足够(可用IP数大于集群所有节点的数量),用户也可以在高级配置下的VPC和交换机配置中自行选择任何已创建的VPC和交换机。 共享存储配置 上图中的共享存储部分,E-HPC所有用户数据、用户管理、作业共享数据等信息都会存储在共享存储上以供集群各节点访问。目前共享存储是由文件存储NAS提供。而要使用NAS还要配套挂载点和远程目录。 说明:如果用户事先没有在当前可用区创建NAS实例和挂载点,创建集群的流程将会在可用区下自动创建默认一个默认的NAS实例与挂载点。如果用户在当前可用区自行创建了NAS实例和挂载点,使用基础配置流程创建集群时将会自动选择第一个NAS实例和挂载点。如果在该NAS实例在可用区下没有可用的挂载点,创建集群的流程会自动创建一个挂载点。请确保该NAS实例还有可用的挂载点余量。 系统盘大小配置 用户可以根据自己实际需求,在这里指定创建集群计算节点的系统盘大小,默认值是40,范围在40-500(G)之间。 该值与集群扩容时系统盘大小的默认值保持一致,用户也可以在集群扩容时为新扩容的节点重新设置系统盘大小。 软件高级配置 依次打开创建集群 > 软件配置 > 高级配置,进行高级选项配置。 队列配置 用户可在此处为创建的集群指定队列,当不指定时集群会加入到默认的队列,如,PBS集群的默认队列为workq,slurm集群的默认队列为comp. queueconfig 安装后执行脚本 集群部署完毕后,用户可以在此处执行脚本。PostScript 说明: 下载地址是指脚本文件所在的地址,一般将脚本上传到OSS服务,这里填写OSS文件的url。 执行参数是指执行脚本时需要传入的命令行参数。 软件版本 用户可以在此处选择域账号服务软件类型和具体的软件清单:VersionConfig 注意:在选择预装高性能计算应用软件时,必须选择所依赖的软件包(如mpich或openmpi,参见软件包名后缀)。如选择”-gpu”后缀的软件,必须确保计算节点使用GPU系列机型。否则会有集群创建失败或软件无法正常运行的风险。

1934890530796658 2020-03-23 16:48:30 0 浏览量 回答数 0

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一 容器 在学习k8s前,首先要了解和学习容器概念和工作原理。 什么是容器? 容器是一种轻量级、可移植、自包含的软件打包技术,使应用程序可以在几乎任何地方以相同的方式运行。开发人员在自己笔记本上创建并测试好的容器,无需任何修改就能够在生产系统的虚拟机、物理服务器或公有云主机上运行。 容器的优势 容器使软件具备了超强的可移植能力。 对于开发人员 – Build Once, Run Anywhere 容器意味着环境隔离和可重复性。开发人员只需为应用创建一次运行环境,然后打包成容器便可在其他机器上运行。另外,容器环境与所在的 Host 环境是隔离的,就像虚拟机一样,但更快更简单。 对于运维人员 – Configure Once, Run Anything 只需要配置好标准的 runtime 环境,服务器就可以运行任何容器。这使得运维人员的工作变得更高效,一致和可重复。容器消除了开发、测试、生产环境的不一致性。 Docker概念 “Docker” 一词指代了多个概念,包括开源社区项目、开源项目使用的工具、主导支持此类项目的公司 Docker Inc. 以及该公司官方支持的工具。技术产品和公司使用同一名称,的确让人有点困惑。 我们来简单说明一下: IT 软件中所说的 “Docker” ,是指容器化技术,用于支持创建和使用容器。 开源 Docker 社区致力于改进这类技术,并免费提供给所有用户,使之获益。 Docker Inc. 公司凭借 Docker 社区产品起家,它主要负责提升社区版本的安全性,并将技术进步与广大技术社区分享。此外,它还专门对这些技术产品进行完善和安全固化,以服务于企业客户。 借助 Docker,您可将容器当做轻巧、模块化的虚拟机使用。同时,您还将获得高度的灵活性,从而实现对容器的高效创建、部署及复制,并能将其从一个环境顺利迁移至另一个环境,从而有助于您针对云来优化您的应用。 Docker有三大核心概念: 镜像(Image)是一个特殊的文件系统,提供容器运行时所需的程序、库、配置等,构建后不会改变 容器(Container)实质是进程,拥有自己独立的命名空间。 仓库(Repository)一个仓库可以包含多个标签(Tag),每个标签对应一个镜像 容器工作原理 Docker 技术使用 Linux 内核和内核功能(例如 Cgroups 和 namespaces)来分隔进程,以便各进程相互独立运行。这种独立性正是采用容器的目的所在;它可以独立运行多种进程、多个应用,更加充分地发挥基础设施的作用,同时保持各个独立系统的安全性。 二 Kubernetes入门知识指南 Kubernets的知识都可以在官方文档查询,网址如下: https://kubernetes.io/zh/docs/home/ Kubernetes基础知识 Kubernetes是什么? Kubernetes 是一个可移植的、可扩展的开源平台,用于管理容器化的工作负载和服务,可促进声明式配置和自动化。Kubernetes 拥有一个庞大且快速增长的生态系统。Kubernetes 的服务、支持和工具广泛可用。 为什么需要 Kubernetes 容器是打包和运行应用程序的好方式。在生产环境中,您需要管理运行应用程序的容器,并确保不会停机。例如,如果一个容器发生故障,则需要启动另一个容器。如果由操作系统处理此行为,会不会更容易? Kubernetes 为您提供: 服务发现和负载均衡 Kubernetes 可以使用 DNS 名称或自己的 IP 地址公开容器,如果到容器的流量很大,Kubernetes 可以负载均衡并分配网络流量,从而使部署稳定。 存储编排 Kubernetes 允许您自动挂载您选择的存储系统,例如本地存储、公共云提供商等。 自动部署和回滚 您可以使用 Kubernetes 描述已部署容器的所需状态,它可以以受控的速率将实际状态更改为所需状态。例如,您可以自动化 Kubernetes 来为您的部署创建新容器,删除现有容器并将它们的所有资源用于新容器。 自动二进制打包 Kubernetes 允许您指定每个容器所需 CPU 和内存(RAM)。当容器指定了资源请求时,Kubernetes 可以做出更好的决策来管理容器的资源。 自我修复 Kubernetes 重新启动失败的容器、替换容器、杀死不响应用户定义的运行状况检查的容器,并且在准备好服务之前不将其通告给客户端。 密钥与配置管理 Kubernetes 允许您存储和管理敏感信息,例如密码、OAuth 令牌和 ssh 密钥。您可以在不重建容器镜像的情况下部署和更新密钥和应用程序配置,也无需在堆栈配置中暴露密钥。 Kubernetes 组件 初学者首先要了解Kubernetes的基本概念,包括master、node、pod等。 Master Master是Kubernetes集群的大脑,运行着的守护进程服务包括kube-apiserver、kube-scheduler、kube-controller-manager、etcd和Pod网络等。 kube-apiserver 主节点上负责提供 Kubernetes API 服务的组件;它是 Kubernetes 控制面的前端。 kube-apiserver 在设计上考虑了水平扩缩的需要。 换言之,通过部署多个实例可以实现扩缩。 etcd etcd 是兼具一致性和高可用性的键值数据库,可以作为保存 Kubernetes 所有集群数据的后台数据库。 您的 Kubernetes 集群的 etcd 数据库通常需要有个备份计划。 kube-scheduler 主节点上的组件,该组件监视那些新创建的未指定运行节点的 Pod,并选择节点让 Pod 在上面运行。 调度决策考虑的因素包括单个 Pod 和 Pod 集合的资源需求、硬件/软件/策略约束、亲和性和反亲和性规范、数据位置、工作负载间的干扰和最后时限。 kube-controller-manager 在主节点上运行控制器的组件。 从逻辑上讲,每个控制器都是一个单独的进程,但是为了降低复杂性,它们都被编译到同一个可执行文件,并在一个进程中运行。 这些控制器包括: 节点控制器(Node Controller): 负责在节点出现故障时进行通知和响应。 副本控制器(Replication Controller): 负责为系统中的每个副本控制器对象维护正确数量的 Pod。 端点控制器(Endpoints Controller): 填充端点(Endpoints)对象(即加入 Service 与 Pod)。 服务帐户和令牌控制器(Service Account & Token Controllers): 为新的命名空间创建默认帐户和 API 访问令牌. 云控制器管理器-(cloud-controller-manager) cloud-controller-manager 运行与基础云提供商交互的控制器 cloud-controller-manager 仅运行云提供商特定的控制器循环。您必须在 kube-controller-manager 中禁用这些控制器循环,您可以通过在启动 kube-controller-manager 时将 --cloud-provider 参数设置为 external 来禁用控制器循环。 cloud-controller-manager 允许云供应商的代码和 Kubernetes 代码彼此独立地发展。在以前的版本中,核心的 Kubernetes 代码依赖于特定云提供商的代码来实现功能。在将来的版本中,云供应商专有的代码应由云供应商自己维护,并与运行 Kubernetes 的云控制器管理器相关联。 以下控制器具有云提供商依赖性: 节点控制器(Node Controller): 用于检查云提供商以确定节点是否在云中停止响应后被删除 路由控制器(Route Controller): 用于在底层云基础架构中设置路由 服务控制器(Service Controller): 用于创建、更新和删除云提供商负载均衡器 数据卷控制器(Volume Controller): 用于创建、附加和装载卷、并与云提供商进行交互以编排卷 Node 节点组件在每个节点上运行,维护运行 Pod 并提供 Kubernetes 运行环境。 kubelet 一个在集群中每个节点上运行的代理。它保证容器都运行在 Pod 中。 kubelet 接收一组通过各类机制提供给它的 PodSpecs,确保这些 PodSpecs 中描述的容器处于运行状态且健康。kubelet 不会管理不是由 Kubernetes 创建的容器。 kube-proxy kube-proxy 是集群中每个节点上运行的网络代理,实现 Kubernetes Service 概念的一部分。 kube-proxy 维护节点上的网络规则。这些网络规则允许从集群内部或外部的网络会话与 Pod 进行网络通信。 如果有 kube-proxy 可用,它将使用操作系统数据包过滤层。否则,kube-proxy 会转发流量本身。 容器运行环境(Container Runtime) 容器运行环境是负责运行容器的软件。 Kubernetes 支持多个容器运行环境: Docker、 containerd、cri-o、 rktlet 以及任何实现 Kubernetes CRI (容器运行环境接口)。 Pod 在Kubernetes中,最小的管理元素不是一个个独立的容器,而是Pod。Pod是管理,创建,计划的最小单元. 一个Pod相当于一个共享context的配置组,在同一个context下,应用可能还会有独立的cgroup隔离机制,一个Pod是一个容器环境下的“逻辑主机”,它可能包含一个或者多个紧密相连的应用,这些应用可能是在同一个物理主机或虚拟机上。 Pod 的context可以理解成多个linux命名空间的联合 PID 命名空间(同一个Pod中应用可以看到其它进程) 网络 命名空间(同一个Pod的中的应用对相同的IP地址和端口有权限) IPC 命名空间(同一个Pod中的应用可以通过VPC或者POSIX进行通信) UTS 命名空间(同一个Pod中的应用共享一个主机名称) 同一个Pod中的应用可以共享磁盘,磁盘是Pod级的,应用可以通过文件系统调用。 由于docker的架构,一个Pod是由多个相关的并且共享磁盘的容器组成,Pid的命名空间共享还没有应用到Docker中 和相互独立的容器一样,Pod是一种相对短暂的存在,而不是持久存在的,正如我们在Pod的生命周期中提到的,Pod被安排到结点上,并且保持在这个节点上直到被终止(根据重启的设定)或者被删除,当一个节点死掉之后,上面的所有Pod均会被删除。特殊的Pod永远不会被转移到的其他的节点,作为替代,他们必须被replace. 三 通过kubeadm方式创建一个kubernetes 对kubernetes的概念和组件有所了解以后,就可以通过kubeadm的方式创建一个kubernetes集群。 安装前准备工作 创建虚拟机 创建至少2台虚拟机,可以在本地或者公有云。 下载部署软件 需要下载的软件包括calico、demo-images、docker-ce、kube、kube-images、kubectl、metrics-server 安装部署 具体安装过程参考官网文档: https://kubernetes.io/zh/docs/reference/setup-tools/kubeadm/kubeadm/ 四 安装后的练习 安装后详读官方文档,做下面这些组件的练习操作,要达到非常熟练的程度。 Node Namespace Pod Deployment DaemonSet Service Job Static Pod ConfigMap Secrets Volume Init-containers Affinity and Anti-Affinity Monitor and logs Taints and Tolerations Cordon and Drain Backing up etcd 这些内容都非常熟练以后,基本就达到了入门的水平。

红亮 2020-03-02 11:09:17 0 浏览量 回答数 0

问题

创建及配置集群

反向一觉 2019-12-01 21:07:21 1249 浏览量 回答数 0

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MongoDB ACID事务支持 这里要有一定的关系型数据库的事务的概念,不然不一定能理解的了这里说的事务概念。 下面说一说MongoDB的事务支持,这里可能会有疑惑,前面我们在介绍MongoDB时,说MongoDB是一个NoSQL数据库,不支持事务。这里又介绍MongoDB的事务。这里要说明一下MongoDB的事务支持跟关系型数据库的事务支持是两码事,如果你已经非常了解关系型数据库的事务,通过下面一副图对比MongoDB事务跟MySQL事务的不同之处。 MongoDB是如何实现事务的ACID? 1)MongoDB对原子性(Atomicity)的支持 原子性在Mongodb中到底是一个什么概念呢?为什么说支持但又说Mongodb的原子性是单行/文档级原子性,这里提供了一个MongoDB更新语句样例,如下图: MongoDB是如何实现事务的ACID? 更新“username”等于“tj.tang”的文档,更新salary、jobs、hours字段。这里对于这三个字段Mongodb在执行时要么都更新要么都不更新,这个概念在MySQL中可能你没有考虑过,但在MongoDB中由于文档可以嵌套子文档可以很复杂,所以Mongodb的原子性叫单行/文档级原子性。 对于关系型数据库的多行、多文档、多语句原子性目前Mongodb是不支持的,如下情况: MongoDB是如何实现事务的ACID? MongoDB更新条件为工资小于50万的人都把工资调整为50万,这就会牵扯到多文档更新原子性。如果当更新到Frank这个文档时,出现宕机,服务器重启之后是无法像关系型数据库那样做到数据回滚的,也就是说处理这种多文档关系型数据库事务的支持,但MongoDB不支持。那么怎么解决Mongodb这个问题呢?可以通过建模,MongoDB不是范式而是反范式的设计,通过大表和小表可以把相关的数据放到同一个文档中去。然后通过一条语句来执行操作。 2)MongoDB对一致性(consistency)的支持 对于数据一致性来说,传统数据库(单机)跟分布式数据库(MongoDB)对于数据一致性是不太一样的,怎么理解呢?如下图: MongoDB是如何实现事务的ACID? 对于传统型数据库来说,数据一致性主要是在单机上,单机的问题主要是数据进来时的规则检验,数据不能被破坏掉。而在分布式数据库上,因为他们都是多节点分布式的,我们讲的一致性往往就是讲的各个节点之间的数据是否一致。而MongoDB在这点上做的还是不错的,MongoDB支持强一致性或最终一致性(弱一致性),MongoDB的数据一致性也叫可调一致性,什么意思呢?如下图: MongoDB是如何实现事务的ACID? MongoDB的可调一致性,也就是可以自由选择强一致性或最终一致性,如果你的应用场景是前台的方式可以选择强一致性,如果你的应用场景是后台的方式(如报表)可以选择弱一致性。 一致性 上面我们讲到了通过将数据冗余存储到不同的节点来保证数据安全和减轻负载,下面我们来看看这样做引发的一个问题:保证数据在多个节点间的一致性是非常困难的。在实际应用中我们会遇到很多困难,同步节点可能会故障,甚至会无法恢复,网络可能会有延迟或者丢包,网络原因导致集群中的机器被分隔成两个不能互通的子域等等。在NoSQL中,通常有两个层次的一致性:第一种是强一致性,既集群中的所有机器状态同步保持一致。第二种是最终一致性,既可以允许短暂的数据不一致,但数据最终会保持一致。我们先来讲一下,在分布式集群中,为什么最终一致性通常是更合理的选择,然后再来讨论两种一致性的具体实现结节。 关于CAP理论 为什么我们会考虑削弱数据的一致性呢?其实这背后有一个关于分布式系统的理论依据。这个理论最早被Eric Brewer提出,称为CAP理论,尔后Gilbert和Lynch对CAP进行了理论证明。这一理论首先把分布式系统中的三个特性进行了如下归纳: 一致性(C):在分布式系统中的所有数据备份,在同一时刻是否同样的值。 可用性(A):在集群中一部分节点故障后,集群整体是否还能响应客户端的读写请求。 分区容忍性(P):集群中的某些节点在无法联系后,集群整体是否还能继续进行服务。 而CAP理论就是说在分布式存储系统中,最多只能实现上面的两点。而由于当前的网络硬件肯定会出现延迟丢包等问题,所以分区容忍性是我们必须需要实现的。所以我们只能在一致性和可用性之间进行权衡,没有NoSQL系统能同时保证这三点。 要保证数据强一致性,最简单的方法是令写操作在所有数据节点上都执行成功才能返回成功,也就是同步概念。而这时如果某个结点出现故障,那么写操作就成功不了了,需要一直等到这个节点恢复。也就是说,如果要保证强一致性,那么就无法提供7×24的高可用性。 而要保证可用性的话,就意味着节点在响应请求时,不用完全考虑整个集群中的数据是否一致。只需要以自己当前的状态进行请求响应。由于并不保证写操作在所有节点都写成功,这可能会导致各个节点的数据状态不一致。 CAP理论导致了最终一致性和强一致性两种选择。当然,事实上还有其它的选择,比如在Yahoo的PNUTS中,采用的就是松散的一致性和弱可用性结合的方法。但是我们讨论的NoSQL系统没有类似的实现,所以我们在后续不会对其进行讨论。 强一致性 强一致性的保证,要求所有数据节点对同一个key值在同一时刻有同样的value值。虽然实际上可能某些节点存储的值是不一样的,但是作为一个整体,当客户端发起对某个key的数据请求时,整个集群对这个key对应的数据会达成一致。下面就举例说明这种一致性是如何实现的。 假设在我们的集群中,一个数据会被备份到N个结点。这N个节点中的某一个可能会扮演协调器的作用。它会保证每一个数据写操作会在成功同步到W个节点后才向客户端返回成功。而当客户端读取数据时,需要至少R个节点返回同样的数据才能返回读操作成功。而NWR之间必须要满足下面关系:R+W>N 下面举个实在的例子。比如我们设定N=3(数据会备份到A、B、C三个结点)。比如值 employee30:salary 当前的值是20000,我们想将其修改为30000。我们设定W=2,下面我们会对A、B、C三个节点发起写操作(employee30:salary, 30000),当A、B两个节点返回写成功后,协调器就会返回给客户端说写成功了。至于节点C,我们可以假设它从来没有收到这个写请求,他保存的依然是20000那个值。之后,当一个协调器执行一个对employee30:salary的读操作时,他还是会发三个请求给A、B、C三个节点: 如果设定R=1,那么当C节点先返回了20000这个值时,那我们客户端实际得到了一个错误的值。 如果设定R=2,则当协调器收到20000和30000两个值时,它会发现数据不太正确,并且会在收到第三个节点的30000的值后判断20000这个值是错误的。 所以如果要保证强一致性,在上面的应用场景中,我们需要设定R=2,W=2 如果写操作不能收到W个节点的成功返回,或者写操作不能得到R个一致的结果。那么协调器可能会在某个设定的过期时间之后向客户端返回操作失败,或者是等到系统慢慢调整到一致。这可能就导致系统暂时处于不可用状态。 对于R和W的不同设定,会导致系统在进行不同操作时需要不同数量的机器节点可用。比如你设定在所有备份节点上都写入才算写成功,既W=N,那么只要有一个备份节点故障,写操作就失败了。一般设定是R+W = N+1,这是保证强一致性的最小设定了。一些强一致性的系统设定W=N,R=1,这样就根本不用考虑各个节点数据可能不一致的情况了。 HBase是借助其底层的HDFS来实现其数据冗余备份的。HDFS采用的就是强一致性保证。在数据没有完全同步到N个节点前,写操作是不会返回成功的。也就是说它的W=N,而读操作只需要读到一个值即可,也就是说它R=1。为了不至于让写操作太慢,对多个节点的写操作是并发异步进行的。在直到所有的节点都收到了新的数据后,会自动执行一个swap操作将新数据写入。这个操作是原子性和一致性的。保证了数据在所有节点有一致的值。 最终一致性 像Voldemort,Cassandra和Riak这些类Dynamo的系统,通常都允许用户按需要设置N,R,W三个值,即使是设置成W+R<= N也是可以的。也就是说他允许用户在强一致性和最终一致性之间自由选择。而在用户选择了最终一致性,或者是W 3)MongoDB对隔离性(isolation)的支持 在关系型数据库中,SQL2定义了四种隔离级别,分别是READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED、REPEATABLE READ和SERIALIZABLE。但是很少有数据库厂商遵循这些标准,比如Oracle数据库就不支持READ UNCOMMITTED和REPEATABLE READ隔离级别。而MySQL支持这全部4种隔离级别。每一种级别都规定了一个事务中所做的修改,哪些在事务内核事务外是可见的,哪些是不可见的。为了尽可能减少事务间的影响,事务隔离级别越高安全性越好但是并发就越差;事务隔离级别越低,事务请求的锁越少,或者保持锁的时间就越短,这也就是为什么绝大多数数据库系统默认的事务隔离级别是RC。 下图展示了几家不同的数据库厂商的不同事物隔离级别。 MongoDB是如何实现事务的ACID? MongoDB在3.2之前使用的是“读未提交”,这种情况下会出现“脏读”。但在MongoDB 3.2开始已经调整为“读已提交”。 下面说说每种隔离级别带来的问题: READ-UNCOMMITTED(读尚未提交的数据) 在这个级别,一个事务的修改,即使没有提交,对其他事务也都是可见的。事务可以读取未提交的数据,这也被称为“脏读(dirty read)”。这个级别会导致很多问题,从性能上来说,READ UNCOMMITTED不会比其他的级别好太多,但却缺乏其他级别的很多好处,除非真的有非常必要的理由,在实际应用中一般很少使用。 READ-COMMITTED(读已提交的数据) 在这个级别,能满足前面提到的隔离性的简单定义:一个事务开始时,只能“看见”已经提交的事务所做的修改。换句话说,一个事务从开始直到提交之前,所做的任何修改对其他事务都是不可见的。这个级别有时候也叫“不可重复读(non-repeatable read)”,因为两次执行同样的查询,可能会得到不一样的结果。 REPEATABLE-READ(可重复读) 在这个级别,保证了在同一个事务中多次读取统一记录的结果是一致的。MySQL默认使用这个级别。InnoDB和XtraDB存储引擎通过多版本并发控制MVCC(multiversion concurrency control)解决了“幻读”和“不可重复读”的问题。通过前面的学习我们知道RR级别总是读取事务开始那一刻的快照信息,也就是说这些数据数据库当前状态,这在一些对于数据的时效特别敏感的业务中,就很可能会出问题。 SERIALIZABLE(串行化) 在这个级别,它通过强制事务串行执行,避免了前面说的一系列问题。简单来说,SERIALIZABLE会在读取的每一行数据上都加锁,所以可能导致大量的超时和锁争用的问题。实际应用中也很少在本地事务中使用SERIALIABLE隔离级别,主要应用在InnoDB存储引擎的分布式事务中。 4)MongoDB对持久性(durability)的支持 对于数据持久性来说,在传统数据库中(单机)的表现为服务器任何时候发生宕机都不需要担心数据丢失的问题,因为有方式可以把数据永久保存起来了。一般都是通过日志来保证数据的持久性。通过下图来看一下传统数据库跟MongoDB对于数据持久性各自所使用的方式。 MongoDB是如何实现事务的ACID? 从上图可以看出,MongoDB同样是使用数据进来先写日志(日志刷盘的速度是非常快)然后在写入到数据库中的这种方式来保证数据的持久性,如果出现服务器宕机,当启动服务器时会从日志中读取数据。不同的是传统数据库这种方式叫做“WAL” Write-Ahead Logging(预写日志系统),而MongoDB叫做“journal”。此外MongoDB在数据持久性上这点可能做的更好,MongoDB的复制默认节点就是三节点以上的复制集群,当数据到达主节点之后会马上同步到从节点上去。

景凌凯 2019-12-02 02:05:12 0 浏览量 回答数 0

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请参考个人博客:https://blog.csdn.net/u010870518/article/details/79450295 在进一步分析为什么MySQL数据库索引选择使用B+树之前,我相信很多小伙伴对数据结构中的树还是有些许模糊的,因此我们由浅入深一步步探讨树的演进过程,在一步步引出B树以及为什么MySQL数据库索引选择使用B+树! 学过数据结构的一般对最基础的树都有所认识,因此我们就从与我们主题更为相近的二叉查找树开始。 一、二叉查找树 (1)二叉树简介: 二叉查找树也称为有序二叉查找树,满足二叉查找树的一般性质,是指一棵空树具有如下性质: 1、任意节点左子树不为空,则左子树的值均小于根节点的值; 2、任意节点右子树不为空,则右子树的值均大于于根节点的值; 3、任意节点的左右子树也分别是二叉查找树; 4、没有键值相等的节点; 上图为一个普通的二叉查找树,按照中序遍历的方式可以从小到大的顺序排序输出:2、3、5、6、7、8。 对上述二叉树进行查找,如查键值为5的记录,先找到根,其键值是6,6大于5,因此查找6的左子树,找到3;而5大于3,再找其右子树;一共找了3次。如果按2、3、5、6、7、8的顺序来找同样需求3次。用同样的方法在查找键值为8的这个记录,这次用了3次查找,而顺序查找需要6次。计算平均查找次数得:顺序查找的平均查找次数为(1+2+3+4+5+6)/ 6 = 3.3次,二叉查找树的平均查找次数为(3+3+3+2+2+1)/6=2.3次。二叉查找树的平均查找速度比顺序查找来得更快。 (2)局限性及应用 一个二叉查找树是由n个节点随机构成,所以,对于某些情况,二叉查找树会退化成一个有n个节点的线性链。如下图: 大家看上图,如果我们的根节点选择是最小或者最大的数,那么二叉查找树就完全退化成了线性结构。上图中的平均查找次数为(1+2+3+4+5+5)/6=3.16次,和顺序查找差不多。显然这个二叉树的查询效率就很低,因此若想最大性能的构造一个二叉查找树,需要这个二叉树是平衡的(这里的平衡从一个显著的特点可以看出这一棵树的高度比上一个输的高度要大,在相同节点的情况下也就是不平衡),从而引出了一个新的定义-平衡二叉树AVL。 二、AVL树 (1)简介 AVL树是带有平衡条件的二叉查找树,一般是用平衡因子差值判断是否平衡并通过旋转来实现平衡,左右子树树高不超过1,和红黑树相比,它是严格的平衡二叉树,平衡条件必须满足(所有节点的左右子树高度差不超过1)。不管我们是执行插入还是删除操作,只要不满足上面的条件,就要通过旋转来保持平衡,而旋转是非常耗时的,由此我们可以知道AVL树适合用于插入删除次数比较少,但查找多的情况。 从上面是一个普通的平衡二叉树,这张图我们可以看出,任意节点的左右子树的平衡因子差值都不会大于1。 (2)局限性 由于维护这种高度平衡所付出的代价比从中获得的效率收益还大,故而实际的应用不多,更多的地方是用追求局部而不是非常严格整体平衡的红黑树。当然,如果应用场景中对插入删除不频繁,只是对查找要求较高,那么AVL还是较优于红黑树。 (3)应用 1、Windows NT内核中广泛存在; 三、红黑树 (1)简介 一种二叉查找树,但在每个节点增加一个存储位表示节点的颜色,可以是red或black。通过对任何一条从根到叶子的路径上各个节点着色的方式的限制,红黑树确保没有一条路径会比其它路径长出两倍。它是一种弱平衡二叉树(由于是若平衡,可以推出,相同的节点情况下,AVL树的高度低于红黑树),相对于要求严格的AVL树来说,它的旋转次数变少,所以对于搜索、插入、删除操作多的情况下,我们就用红黑树。 (2)性质 1、每个节点非红即黑; 2、根节点是黑的; 3、每个叶节点(叶节点即树尾端NULL指针或NULL节点)都是黑的; 4、如果一个节点是红的,那么它的两儿子都是黑的; 5、对于任意节点而言,其到叶子点树NULL指针的每条路径都包含相同数目的黑节点; 6、每条路径都包含相同的黑节点; (3)应用 1、广泛用于C++的STL中,Map和Set都是用红黑树实现的; 2、著名的Linux进程调度Completely Fair Scheduler,用红黑树管理进程控制块,进程的虚拟内存区域都存储在一颗红黑树上,每个虚拟地址区域都对应红黑树的一个节点,左指针指向相邻的地址虚拟存储区域,右指针指向相邻的高地址虚拟地址空间; 3、IO多路复用epoll的实现采用红黑树组织管理sockfd,以支持快速的增删改查; 4、Nginx中用红黑树管理timer,因为红黑树是有序的,可以很快的得到距离当前最小的定时器; 5、Java中TreeMap的实现; 四、B/B+树 说了上述的三种树:二叉查找树、AVL和红黑树,似乎我们还没有摸到MySQL为什么要使用B+树作为索引的实现,不要急,接下来我们就先探讨一下什么是B树。 (1)简介 我们在MySQL中的数据一般是放在磁盘中的,读取数据的时候肯定会有访问磁盘的操作,磁盘中有两个机械运动的部分,分别是盘片旋转和磁臂移动。盘片旋转就是我们市面上所提到的多少转每分钟,而磁盘移动则是在盘片旋转到指定位置以后,移动磁臂后开始进行数据的读写。那么这就存在一个定位到磁盘中的块的过程,而定位是磁盘的存取中花费时间比较大的一块,毕竟机械运动花费的时候要远远大于电子运动的时间。当大规模数据存储到磁盘中的时候,显然定位是一个非常花费时间的过程,但是我们可以通过B树进行优化,提高磁盘读取时定位的效率。 为什么B类树可以进行优化呢?我们可以根据B类树的特点,构造一个多阶的B类树,然后在尽量多的在结点上存储相关的信息,保证层数尽量的少,以便后面我们可以更快的找到信息,磁盘的I/O操作也少一些,而且B类树是平衡树,每个结点到叶子结点的高度都是相同,这也保证了每个查询是稳定的。 总的来说,B/B+树是为了磁盘或其它存储设备而设计的一种平衡多路查找树(相对于二叉,B树每个内节点有多个分支),与红黑树相比,在相同的的节点的情况下,一颗B/B+树的高度远远小于红黑树的高度(在下面B/B+树的性能分析中会提到)。B/B+树上操作的时间通常由存取磁盘的时间和CPU计算时间这两部分构成,而CPU的速度非常快,所以B树的操作效率取决于访问磁盘的次数,关键字总数相同的情况下B树的高度越小,磁盘I/O所花的时间越少。 注意B-树就是B树,-只是一个符号。 (2)B树的性质 1、定义任意非叶子结点最多只有M个儿子,且M>2; 2、根结点的儿子数为[2, M]; 3、除根结点以外的非叶子结点的儿子数为[M/2, M]; 4、每个结点存放至少M/2-1(取上整)和至多M-1个关键字;(至少2个关键字) 5、非叶子结点的关键字个数=指向儿子的指针个数-1; 6、非叶子结点的关键字:K[1], K[2], …, K[M-1];且K[i] < K[i+1]; 7、非叶子结点的指针:P[1], P[2], …, P[M];其中P[1]指向关键字小于K[1]的子树,P[M]指向关键字大于K[M-1]的子树,其它P[i]指向关键字属于(K[i-1], K[i])的子树; 8、所有叶子结点位于同一层; 这里只是一个简单的B树,在实际中B树节点中关键字很多的,上面的图中比如35节点,35代表一个key(索引),而小黑块代表的是这个key所指向的内容在内存中实际的存储位置,是一个指针。 五、B+树 (1)简介 B+树是应文件系统所需而产生的一种B树的变形树(文件的目录一级一级索引,只有最底层的叶子节点(文件)保存数据)非叶子节点只保存索引,不保存实际的数据,数据都保存在叶子节点中,这不就是文件系统文件的查找吗? 我们就举个文件查找的例子:有3个文件夹a、b、c, a包含b,b包含c,一个文件yang.c,a、b、c就是索引(存储在非叶子节点), a、b、c只是要找到的yang.c的key,而实际的数据yang.c存储在叶子节点上。 所有的非叶子节点都可以看成索引部分! (2)B+树的性质(下面提到的都是和B树不相同的性质) 1、非叶子节点的子树指针与关键字个数相同; 2、非叶子节点的子树指针p[i],指向关键字值属于[k[i],k[i+1]]的子树.(B树是开区间,也就是说B树不允许关键字重复,B+树允许重复); 3、为所有叶子节点增加一个链指针; 4、所有关键字都在叶子节点出现(稠密索引). (且链表中的关键字恰好是有序的); 5、非叶子节点相当于是叶子节点的索引(稀疏索引),叶子节点相当于是存储(关键字)数据的数据层; 6、更适合于文件系统; 非叶子节点(比如5,28,65)只是一个key(索引),实际的数据存在叶子节点上(5,8,9)才是真正的数据或指向真实数据的指针。 (3)应用 1、B和B+树主要用在文件系统以及数据库做索引,比如MySQL; 六、B/B+树性能分析 n个节点的平衡二叉树的高度为H(即logn),而n个节点的B/B+树的高度为logt((n+1)/2)+1;   若要作为内存中的查找表,B树却不一定比平衡二叉树好,尤其当m较大时更是如此。因为查找操作CPU的时间在B-树上是O(mlogtn)=O(lgn(m/lgt)),而m/lgt>1;所以m较大时O(mlogtn)比平衡二叉树的操作时间大得多。因此在内存中使用B树必须取较小的m。(通常取最小值m=3,此时B-树中每个内部结点可以有2或3个孩子,这种3阶的B-树称为2-3树)。 七、为什么说B+树比B树更适合数据库索引? 1、 B+树的磁盘读写代价更低:B+树的内部节点并没有指向关键字具体信息的指针,因此其内部节点相对B树更小,如果把所有同一内部节点的关键字存放在同一盘块中,那么盘块所能容纳的关键字数量也越多,一次性读入内存的需要查找的关键字也就越多,相对IO读写次数就降低了。 2、B+树的查询效率更加稳定:由于非终结点并不是最终指向文件内容的结点,而只是叶子结点中关键字的索引。所以任何关键字的查找必须走一条从根结点到叶子结点的路。所有关键字查询的路径长度相同,导致每一个数据的查询效率相当。 3、由于B+树的数据都存储在叶子结点中,分支结点均为索引,方便扫库,只需要扫一遍叶子结点即可,但是B树因为其分支结点同样存储着数据,我们要找到具体的数据,需要进行一次中序遍历按序来扫,所以B+树更加适合在区间查询的情况,所以通常B+树用于数据库索引。 PS:我在知乎上看到有人是这样说的,我感觉说的也挺有道理的: 他们认为数据库索引采用B+树的主要原因是:B树在提高了IO性能的同时并没有解决元素遍历的我效率低下的问题,正是为了解决这个问题,B+树应用而生。B+树只需要去遍历叶子节点就可以实现整棵树的遍历。而且在数据库中基于范围的查询是非常频繁的,而B树不支持这样的操作或者说效率太低。 ———————————————— 版权声明:本文为CSDN博主「徐刘根」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接:https://blog.csdn.net/u010870518/java/article/details/79450295

AA大大官 2020-03-31 14:54:01 0 浏览量 回答数 0

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参考:https://www.iteblog.com/archives/2530.html分布式和去中心化(Distributed and Decentralized)Cassandra 是分布式的,这意味着它可以运行在多台机器上,并呈现给用户一个一致的整体。事实上,在一个节点上运行 Cassandra 是没啥用的,虽然我们可以这么做,并且这可以帮助我们了解它的工作机制,但是你很快就会意识到,需要多个节点才能真正了解 Cassandra 的强大之处。它的很多设计和实现让系统不仅可以在多个节点上运行,更为多机架部署进行了优化,甚至一个 Cassandra 集群可以运行在分散于世界各地的数据中心上。你可以放心地将数据写到集群的任意一台机器上,Cassandra 都会收到数据。对于很多存储系统(比如 MySQL, Bigtable),一旦你开始扩展它,就需要把某些节点设为主节点,其他则作为从节点。但 Cassandra 是无中心的,也就是说每个节点都是一样的。与主从结构相反,Cassandra 的协议是 P2P 的,并使用 gossip 来维护存活或死亡节点的列表。关于 gossip 可以参见《分布式原理:一文了解 Gossip 协议》。去中心化这一事实意味着 Cassandra 不会存在单点失效。Cassandra 集群中的所有节点的功能都完全一样, 所以不存在一个特殊的主机作为主节点来承担协调任务。有时这被叫做服务器对称(server symmetry)。综上所述,Cassandra 是分布式、无中心的,它不会有单点失效,所以支持高可用性。弹性可扩展(Elastic Scalability)可扩展性是指系统架构可以让系统提供更多的服务而不降低使用性能的特性。仅仅通过给现有的机器增加硬件的容量、内存进行垂直扩展,是最简单的达到可扩展性的手段。而水平扩展则需要增加更多机器,每台机器提供全部或部分数据,这样所有主机都不必负担全部业务请求。但软件自己需要有内部机制来保证集群中节点间的数据同步。弹性可扩展是指水平扩展的特性,意即你的集群可以不间断的情况下,方便扩展或缩减服务的规模。这样,你就不需要重新启动进程,不必修改应用的查询,也无需自己手工重新均衡数据分布。在 Cassandra 里,你只要加入新的计算机,Cassandra 就会自动地发现它并让它开始工作。高可用和容错(High Availability and Fault Tolerance)从一般架构的角度来看,系统的可用性是由满足请求的能力来量度的。但计算机可能会有各种各样的故障,从硬件器件故障到网络中断都有可能。如何计算机都可能发生这些情况,所以它们一般都有硬件冗余,并在发生故障事件的情况下会自动响应并进行热切换。对一个需要高可用的系统,它必须由多台联网的计算机构成,并且运行于其上的软件也必须能够在集群条件下工作,有设备能够识别节点故障,并将发生故障的中端的功能在剩余系统上进行恢复。Cassandra 就是高可用的。你可以在不中断系统的情况下替换故障节点,还可以把数据分布到多个数据中心里,从而提供更好的本地访问性能,并且在某一数据中心发生火灾、洪水等不可抗灾难的时候防止系统彻底瘫痪。可调节的一致性(Tuneable Consistency)2000年,加州大学伯克利分校的 Eric Brewer 在 ACM 分布式计算原理会议提出了著名的 CAP 定律。CAP 定律表明,对于任意给定的系统,只能在一致性(Consistency)、可用性(Availability)以及分区容错性(Partition Tolerance)之间选择两个。关于 CAP 定律的详细介绍可参见《分布式系统一致性问题、CAP定律以及 BASE 理论》以及《一篇文章搞清楚什么是分布式系统 CAP 定理》。所以 Cassandra 在设计的时候也不得不考虑这些问题,因为分区容错性这个是每个分布式系统必须考虑的,所以只能在一致性和可用性之间做选择,而 Cassandra 的应用场景更多的是为了满足可用性,所以我们只能牺牲一致性了。但是根据 BASE 理论,我们其实可以通过牺牲强一致性获得可用性。Cassandra 提供了可调节的一致性,允许我们选定需要的一致性水平与可用性水平,在二者间找到平衡点。因为客户端可以控制在更新到达多少个副本之前,必须阻塞系统。这是通过设置副本因子(replication factor)来调节与之相对的一致性级别。通过副本因子(replication factor),你可以决定准备牺牲多少性能来换取一致性。 副本因子是你要求更新在集群中传播到的节点数(注意,更新包括所有增加、删除和更新操作)。客户端每次操作还必须设置一个一致性级别(consistency level)参数,这个参数决定了多少个副本写入成功才可以认定写操作是成功的,或者读取过程中读到多少个副本正确就可以认定是读成功的。这里 Cassandra 把决定一致性程度的权利留给了客户自己。所以,如果需要的话,你可以设定一致性级别和副本因子相等,从而达到一个较高的一致性水平,不过这样就必须付出同步阻塞操作的代价,只有所有节点都被更新完成才能成功返回一次更新。而实际上,Cassandra 一般都不会这么来用,原因显而易见(这样就丧失了可用性目标,影响性能,而且这不是你选择 Cassandra 的初衷)。而如果一个客户端设置一致性级别低于副本因子的话,即使有节点宕机了,仍然可以写成功。总体来说,Cassandra 更倾向于 CP,虽然它也可以通过调节一致性水平达到 AP;但是不推荐你这么设置。面向行(Row-Oriented)Cassandra 经常被看做是一种面向列(Column-Oriented)的数据库,这也并不算错。它的数据结构不是关系型的,而是一个多维稀疏哈希表。稀疏(Sparse)意味着任何一行都可能会有一列或者几列,但每行都不一定(像关系模型那样)和其他行有一样的列。每行都有一个唯一的键值,用于进行数据访问。所以,更确切地说,应该把 Cassandra 看做是一个有索引的、面向行的存储系统。Cassandra 的数据存储结构基本可以看做是一个多维哈希表。这意味着你不必事先精确地决定你的具体数据结构或是你的记录应该包含哪些具体字段。这特别适合处于草创阶段,还在不断增加或修改服务特性的应用。而且也特别适合应用在敏捷开发项目中,不必进行长达数月的预先分析。对于使用 Cassandra 的应用,如果业务发生变化了,只需要在运行中增加或删除某些字段就行了,不会造成服务中断。当然, 这不是说你不需要考虑数据。相反,Cassandra 需要你换个角度看数据。在 RDBMS 里, 你得首先设计一个完整的数据模型, 然后考虑查询方式, 而在 Cassandra 里,你可以首先思考如何查询数据,然后提供这些数据就可以了。灵活的模式(Flexible Schema)Cassandra 的早期版本支持无模式(schema-free)数据模型,可以动态定义新的列。 无模式数据库(如 Bigtable 和 MongoDB)在访问大量数据时具有高度可扩展性和高性能的优势。 无模式数据库的主要缺点是难以确定数据的含义和格式,这限制了执行复杂查询的能力。为了解决这些问题,Cassandra 引入了 Cassandra Query Language(CQL),它提供了一种通过类似于结构化查询语言(SQL)的语法来定义模式。 最初,CQL 是作为 Cassandra 的另一个接口,并且基于 Apache Thrift 项目提供无模式的接口。 在这个过渡阶段,术语“模式可选”(Schema-optional)用于描述数据模型,我们可以使用 CQL 的模式来定义。并且可以通过 Thrift API 实现动态扩展以此添加新的列。 在此期间,基础数据存储模型是基于 Bigtable 的。从 3.0 版本开始,不推荐使用基于 Thrift API 的动态列创建的 API,并且 Cassandra 底层存储已经重新实现了,以更紧密地与 CQL 保持一致。 Cassandra 并没有完全限制动态扩展架构的能力,但它的工作方式却截然不同。 CQL 集合(比如 list、set、尤其是 map)提供了在无结构化的格式里面添加内容的能力,从而能扩展现有的模式。CQL 还提供了改变列的类型的能力,以支持 JSON 格式的文本的存储。因此,描述 Cassandra 当前状态的最佳方式可能是它支持灵活的模式。高性能(High Performance)Cassandra 在设计之初就特别考虑了要充分利用多处理器和多核计算机的性能,并考虑在分布于多个数据中心的大量这类服务器上运行。它可以一致而且无缝地扩展到数百台机器,存储数 TB 的数据。Cassandra 已经显示出了高负载下的良好表现,在一个非常普通的工作站上,Cassandra 也可以提供非常高的写吞吐量。而如果你增加更多的服务器,你还可以继续保持 Cassandra 所有的特性而无需牺牲性能。

封神 2019-12-02 02:00:50 0 浏览量 回答数 0

问题

【案例】从hadoop框架与MapReduce模式中谈海量数据处理

jack.cai 2019-12-01 21:00:28 15859 浏览量 回答数 3

回答

134题 其实就是水平扩容了,Zookeeper在这方面不太好。两种方式:全部重启:关闭所有Zookeeper服务,修改配置之后启动。不影响之前客户端的会话。逐个重启:这是比较常用的方式。 133题 集群最低3(2N+1)台,保证奇数,主要是为了选举算法。一个由 3 台机器构成的 ZooKeeper 集群,能够在挂掉 1 台机器后依然正常工作,而对于一个由 5 台服务器构成的 ZooKeeper 集群,能够对 2 台机器挂掉的情况进行容灾。注意,如果是一个由6台服务器构成的 ZooKeeper 集群,同样只能够挂掉 2 台机器,因为如果挂掉 3 台,剩下的机器就无法实现过半了。 132题 基于“过半”设计原则,ZooKeeper 在运行期间,集群中至少有过半的机器保存了最新的数据。因此,只要集群中超过半数的机器还能够正常工作,整个集群就能够对外提供服务。 131题 不是。官方声明:一个Watch事件是一个一次性的触发器,当被设置了Watch的数据发生了改变的时候,则服务器将这个改变发送给设置了Watch的客户端,以便通知它们。为什么不是永久的,举个例子,如果服务端变动频繁,而监听的客户端很多情况下,每次变动都要通知到所有的客户端,这太消耗性能了。一般是客户端执行getData(“/节点A”,true),如果节点A发生了变更或删除,客户端会得到它的watch事件,但是在之后节点A又发生了变更,而客户端又没有设置watch事件,就不再给客户端发送。在实际应用中,很多情况下,我们的客户端不需要知道服务端的每一次变动,我只要最新的数据即可。 130题 数据发布/订阅,负载均衡,命名服务,分布式协调/通知,集群管理,Master 选举,分布式锁,分布式队列 129题 客户端 SendThread 线程接收事件通知, 交由 EventThread 线程回调 Watcher。客户端的 Watcher 机制同样是一次性的, 一旦被触发后, 该 Watcher 就失效了。 128题 1、服务端接收 Watcher 并存储; 2、Watcher 触发; 2.1 封装 WatchedEvent; 2.2 查询 Watcher; 2.3 没找到;说明没有客户端在该数据节点上注册过 Watcher; 2.4 找到;提取并从 WatchTable 和 Watch2Paths 中删除对应 Watcher; 3、调用 process 方法来触发 Watcher。 127题 1.调用 getData()/getChildren()/exist()三个 API,传入 Watcher 对象 2.标记请求 request,封装 Watcher 到 WatchRegistration 3.封装成 Packet 对象,发服务端发送 request 4.收到服务端响应后,将 Watcher 注册到 ZKWatcherManager 中进行管理 5.请求返回,完成注册。 126题 Zookeeper 允许客户端向服务端的某个 Znode 注册一个 Watcher 监听,当服务端的一些指定事件触发了这个 Watcher,服务端会向指定客户端发送一个事件通知来实现分布式的通知功能,然后客户端根据 Watcher 通知状态和事件类型做出业务上的改变。工作机制:(1)客户端注册 watcher(2)服务端处理 watcher(3)客户端回调 watcher 125题 服务器具有四种状态,分别是 LOOKING、FOLLOWING、LEADING、OBSERVING。 LOOKING:寻 找 Leader 状态。当服务器处于该状态时,它会认为当前集群中没有 Leader,因此需要进入 Leader 选举状态。 FOLLOWING:跟随者状态。表明当前服务器角色是 Follower。 LEADING:领导者状态。表明当前服务器角色是 Leader。 OBSERVING:观察者状态。表明当前服务器角色是 Observer。 124题 Zookeeper 有三种部署模式:单机部署:一台集群上运行;集群部署:多台集群运行;伪集群部署:一台集群启动多个 Zookeeper 实例运行。 123题 Paxos算法是分布式选举算法,Zookeeper使用的 ZAB协议(Zookeeper原子广播),二者有相同的地方,比如都有一个Leader,用来协调N个Follower的运行;Leader要等待超半数的Follower做出正确反馈之后才进行提案;二者都有一个值来代表Leader的周期。不同的地方在于:ZAB用来构建高可用的分布式数据主备系统(Zookeeper),Paxos是用来构建分布式一致性状态机系统。Paxos算法、ZAB协议要想讲清楚可不是一时半会的事儿,自1990年莱斯利·兰伯特提出Paxos算法以来,因为晦涩难懂并没有受到重视。后续几年,兰伯特通过好几篇论文对其进行更进一步地解释,也直到06年谷歌发表了三篇论文,选择Paxos作为chubby cell的一致性算法,Paxos才真正流行起来。对于普通开发者来说,尤其是学习使用Zookeeper的开发者明确一点就好:分布式Zookeeper选举Leader服务器的算法与Paxos有很深的关系。 122题 ZAB协议是为分布式协调服务Zookeeper专门设计的一种支持崩溃恢复的原子广播协议(paxos算法的一种实现)。ZAB协议包括两种基本的模式:崩溃恢复和消息广播。当整个zookeeper集群刚刚启动或者Leader服务器宕机、重启或者网络故障导致不存在过半的服务器与Leader服务器保持正常通信时,所有进程(服务器)进入崩溃恢复模式,首先选举产生新的Leader服务器,然后集群中Follower服务器开始与新的Leader服务器进行数据同步,当集群中超过半数机器与该Leader服务器完成数据同步之后,退出恢复模式进入消息广播模式,Leader服务器开始接收客户端的事务请求生成事物提案来进行事务请求处理。 121题 Zookeeper本身也是集群,推荐配置不少于3个服务器。Zookeeper自身也要保证当一个节点宕机时,其他节点会继续提供服务。如果是一个Follower宕机,还有2台服务器提供访问,因为Zookeeper上的数据是有多个副本的,数据并不会丢失;如果是一个Leader宕机,Zookeeper会选举出新的Leader。ZK集群的机制是只要超过半数的节点正常,集群就能正常提供服务。只有在ZK节点挂得太多,只剩一半或不到一半节点能工作,集群才失效。所以,3个节点的cluster可以挂掉1个节点(leader可以得到2票>1.5),2个节点的cluster就不能挂掉任何1个节点了(leader可以得到1票<=1)。 120题 选完Leader以后,zk就进入状态同步过程。1、Leader等待server连接;2、Follower连接leader,将最大的zxid发送给leader;3、Leader根据follower的zxid确定同步点;4、完成同步后通知follower 已经成为uptodate状态;5、Follower收到uptodate消息后,又可以重新接受client的请求进行服务了。 119题 在zookeeper集群中也是一样,每个节点都会投票,如果某个节点获得超过半数以上的节点的投票,则该节点就是leader节点了。zookeeper中有三种选举算法,分别是LeaderElection,FastLeaderElection,AuthLeaderElection, FastLeaderElection此算法和LeaderElection不同的是它不会像后者那样在每轮投票中要搜集到所有结果后才统计投票结果,而是不断的统计结果,一旦没有新的影响leader结果的notification出现就返回投票结果。这样的效率更高。 118题 zk的负载均衡是可以调控,nginx只是能调权重,其他需要可控的都需要自己写插件;但是nginx的吞吐量比zk大很多,应该说按业务选择用哪种方式。 117题 Zookeeper 的核心是原子广播,这个机制保证了各个Server之间的同步。实现这个机制的协议叫做Zab协议。Zab协议有两种模式,它们分别是恢复模式(选主)和广播模式(同步)。当服务启动或者在领导者崩溃后,Zab就进入了恢复模式,当领导者被选举出来,且大多数Server完成了和 leader的状态同步以后,恢复模式就结束了。状态同步保证了leader和Server具有相同的系统状态。 116题 有临时节点和永久节点,分再细一点有临时有序/无序节点,有永久有序/无序节点。当创建临时节点的程序结束后,临时节点会自动消失,临时节点上的数据也会一起消失。 115题 在分布式环境中,有些业务逻辑只需要集群中的某一台机器进行执行,其他的机器可以共享这个结果,这样可以大大减少重复计算,提高性能,这就是主节点存在的意义。 114题 ZooKeeper 实现分布式事务,类似于两阶段提交,总共分为以下 4 步:客户端先给 ZooKeeper 节点发送写请求;ZooKeeper 节点将写请求转发给 Leader 节点,Leader 广播给集群要求投票,等待确认;Leader 收到确认,统计投票,票数过半则提交事务;事务提交成功后,ZooKeeper 节点告知客户端。 113题 ZooKeeper 实现分布式锁的步骤如下:客户端连接 ZooKeeper,并在 /lock 下创建临时的且有序的子节点,第一个客户端对应的子节点为 /lock/lock-10000000001,第二个为 /lock/lock-10000000002,以此类推。客户端获取 /lock 下的子节点列表,判断自己创建的子节点是否为当前子节点列表中序号最小的子节点,如果是则认为获得锁,否则监听刚好在自己之前一位的子节点删除消息,获得子节点变更通知后重复此步骤直至获得锁;执行业务代码;完成业务流程后,删除对应的子节点释放锁。 112题 ZooKeeper 特性如下:顺序一致性(Sequential Consistency):来自相同客户端提交的事务,ZooKeeper 将严格按照其提交顺序依次执行;原子性(Atomicity):于 ZooKeeper 集群中提交事务,事务将“全部完成”或“全部未完成”,不存在“部分完成”;单一系统镜像(Single System Image):客户端连接到 ZooKeeper 集群的任意节点,其获得的数据视图都是相同的;可靠性(Reliability):事务一旦完成,其产生的状态变化将永久保留,直到其他事务进行覆盖;实时性(Timeliness):事务一旦完成,客户端将于限定的时间段内,获得最新的数据。 111题 ZooKeeper 通常有三种搭建模式:单机模式:zoo.cfg 中只配置一个 server.id 就是单机模式了,此模式一般用在测试环境,如果当前主机宕机,那么所有依赖于当前 ZooKeeper 服务工作的其他服务器都不能进行正常工作;伪分布式模式:在一台机器启动不同端口的 ZooKeeper,配置到 zoo.cfg 中,和单机模式相同,此模式一般用在测试环境;分布式模式:多台机器各自配置 zoo.cfg 文件,将各自互相加入服务器列表,上面搭建的集群就是这种完全分布式。 110题 ZooKeeper 主要提供以下功能:分布式服务注册与订阅:在分布式环境中,为了保证高可用性,通常同一个应用或同一个服务的提供方都会部署多份,达到对等服务。而消费者就须要在这些对等的服务器中选择一个来执行相关的业务逻辑,比较典型的服务注册与订阅,如 Dubbo。分布式配置中心:发布与订阅模型,即所谓的配置中心,顾名思义就是发布者将数据发布到 ZooKeeper 节点上,供订阅者获取数据,实现配置信息的集中式管理和动态更新。命名服务:在分布式系统中,通过命名服务客户端应用能够根据指定名字来获取资源、服务地址和提供者等信息。分布式锁:这个主要得益于 ZooKeeper 为我们保证了数据的强一致性。 109题 Dubbo是 SOA 时代的产物,它的关注点主要在于服务的调用,流量分发、流量监控和熔断。而 Spring Cloud诞生于微服务架构时代,考虑的是微服务治理的方方面面,另外由于依托了 Spirng、Spirng Boot的优势之上,两个框架在开始目标就不一致,Dubbo 定位服务治理、Spirng Cloud 是一个生态。 108题 Dubbo通过Token令牌防止用户绕过注册中心直连,然后在注册中心上管理授权。Dubbo还提供服务黑白名单,来控制服务所允许的调用方。 107题 Dubbo超时时间设置有两种方式: 服务提供者端设置超时时间,在Dubbo的用户文档中,推荐如果能在服务端多配置就尽量多配置,因为服务提供者比消费者更清楚自己提供的服务特性。 服务消费者端设置超时时间,如果在消费者端设置了超时时间,以消费者端为主,即优先级更高。因为服务调用方设置超时时间控制性更灵活。如果消费方超时,服务端线程不会定制,会产生警告。 106题 Random LoadBalance: 随机选取提供者策略,有利于动态调整提供者权重。截面碰撞率高,调用次数越多,分布越均匀; RoundRobin LoadBalance: 轮循选取提供者策略,平均分布,但是存在请求累积的问题; LeastActive LoadBalance: 最少活跃调用策略,解决慢提供者接收更少的请求; ConstantHash LoadBalance: 一致性Hash策略,使相同参数请求总是发到同一提供者,一台机器宕机,可以基于虚拟节点,分摊至其他提供者,避免引起提供者的剧烈变动; 缺省时为Random随机调用。 105题 Consumer(消费者),连接注册中心 ,并发送应用信息、所求服务信息至注册中心。 注册中心根据 消费 者所求服务信息匹配对应的提供者列表发送至Consumer 应用缓存。 Consumer 在发起远程调用时基于缓存的消费者列表择其一发起调用。 Provider 状态变更会实时通知注册中心、在由注册中心实时推送至Consumer。 104题 Provider:暴露服务的服务提供方。 Consumer:调用远程服务的服务消费方。 Registry:服务注册与发现的注册中心。 Monitor:统计服务的调用次调和调用时间的监控中心。 Container:服务运行容器。 103题 主要就是如下3个核心功能: Remoting:网络通信框架,提供对多种NIO框架抽象封装,包括“同步转异步”和“请求-响应”模式的信息交换方式。 Cluster:服务框架,提供基于接口方法的透明远程过程调用,包括多协议支持,以及软负载均衡,失败容错,地址路由,动态配置等集群支持。 Registry:服务注册,基于注册中心目录服务,使服务消费方能动态的查找服务提供方,使地址透明,使服务提供方可以平滑增加或减少机器。 102题 透明化的远程方法调用,就像调用本地方法一样调用远程方法,只需简单配置,没有任何API侵入。软负载均衡及容错机制,可在内网替代F5等硬件负载均衡器,降低成本,减少单点。服务自动注册与发现,不再需要写死服务提供方地址,注册中心基于接口名查询服务提供者的IP地址,并且能够平滑添加或删除服务提供者。 101题 垂直分表定义:将一个表按照字段分成多表,每个表存储其中一部分字段。水平分表是在同一个数据库内,把同一个表的数据按一定规则拆到多个表中。 100题 垂直分库是指按照业务将表进行分类,分布到不同的数据库上面,每个库可以放在不同的服务器上,它的核心理念是专库专用。水平分库是把同一个表的数据按一定规则拆到不同的数据库中,每个库可以放在不同的服务器上。 99题 QPS:每秒查询数。TPS:每秒处理事务数。Uptime:服务器已经运行的时间,单位秒。Questions:已经发送给数据库查询数。Com_select:查询次数,实际操作数据库的。Com_insert:插入次数。Com_delete:删除次数。Com_update:更新次数。Com_commit:事务次数。Com_rollback:回滚次数。 98题 如果需要跨主机进行JOIN,跨应用进行JOIN,或者数据库不能获得较好的执行计划,都可以自己通过程序来实现JOIN。 例如:SELECT a.,b. FROM a,b WHERE a.col1=b.col1 AND a.col2> 10 ORDER BY a.col2; 可以利用程序实现,先SELECT * FROM a WHERE a.col2>10 ORDER BY a.col2;–(1) 利用(1)的结果集,做循环,SELECT * FROM b WHERE b.col1=a.col1; 这样可以避免排序,可以在程序里控制执行的速度,有效降低数据库压力,也可以实现跨主机的JOIN。 97题 搭建复制的必备条件:复制的机器之间网络通畅,Master打开了binlog。 搭建复制步骤:建立用户并设置权限,修改配置文件,查看master状态,配置slave,启动从服务,查看slave状态,主从测试。 96题 Heartbeat方案:利用Heartbeat管理VIP,利用crm管理MySQL,MySQL进行双M复制。(Linux系统下没有分库的标准方案)。 LVS+Keepalived方案:利用Keepalived管理LVS和VIP,LVS分发请求到MySQL,MySQL进行双M复制。(Linux系统下无分库无事务的方案)。 Cobar方案:利用Cobar进行HA和分库,应用程序请求Cobar,Cobar转发请求道数据库。(有分库的标准方案,Unix下唯一方案)。 95题 聚集(clustered)索引,也叫聚簇索引,数据行的物理顺序与列值(一般是主键的那一列)的逻辑顺序相同,一个表中只能拥有一个聚集索引。但是,覆盖索引可以模拟多个聚集索引。存储引擎负责实现索引,因此不是所有的存储索引都支持聚集索引。当前,SolidDB和InnoDB是唯一支持聚集索引的存储引擎。 优点:可以把相关数据保存在一起。数据访问快。 缺点:聚集能最大限度地提升I/O密集负载的性能。聚集能最大限度地提升I/O密集负载的性能。建立在聚集索引上的表在插入新行,或者在行的主键被更新,该行必须被移动的时候会进行分页。聚集表可会比全表扫描慢,尤其在表存储得比较稀疏或因为分页而没有顺序存储的时候。第二(非聚集)索引可能会比预想的大,因为它们的叶子节点包含了被引用行的主键列。 94题 以下原因是导致mysql 表毁坏的常见原因: 服务器突然断电导致数据文件损坏; 强制关机,没有先关闭mysql 服务; mysqld 进程在写表时被杀掉; 使用myisamchk 的同时,mysqld 也在操作表; 磁盘故障;服务器死机;mysql 本身的bug 。 93题 1.定位慢查询 首先先打开慢查询日志设置慢查询时间; 2.分析慢查询(使用explain工具分析sql语句); 3.优化慢查询 。

游客ih62co2qqq5ww 2020-06-15 13:55:41 0 浏览量 回答数 0

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优势与挑战并存着,网络虚拟化的6大要点

hamtyb 2019-12-01 20:27:33 9831 浏览量 回答数 0

问题

ECS故障处理百问合集

yq传送门 2019-12-01 19:35:27 15348 浏览量 回答数 11

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X-Engine是阿里云数据库产品事业部自研的联机事务处理OLTP(On-Line Transaction Processing)数据库存储引擎。作为自研数据库POLARDB的存储引擎之一,已经广泛应用在阿里集团内部诸多业务系统中,包括交易历史库、钉钉历史库等核心应用,大幅缩减了业务成本,同时也作为双十一大促的关键数据库技术,挺过了数百倍平时流量的冲击。 为什么设计一个新的存储引擎 X-Engine的诞生是为了应对阿里内部业务的挑战,早在2010年,阿里内部就大规模部署了MySQL数据库,但是业务量的逐年爆炸式增长,数据库面临着极大的挑战: 极高的并发事务处理能力(尤其是双十一的流量突发式暴增)。 超大规模的数据存储。 这两个问题虽然可以通过扩展数据库节点的分布式方案解决,但是堆机器不是一个高效的手段,我们更想用技术的手段将数据库性价比提升到极致,实现以少量资源换取性能大幅提高的目的。 传统数据库架构的性能已经被仔细的研究过,数据库领域的泰斗,图灵奖得主Michael Stonebreaker就此写过一篇论文 《OLTP Through the Looking Glass, and What We Found There》 ,指出传统关系型数据库,仅有不到10%的时间是在做真正有效的数据处理工作,剩下的时间都浪费在其它工作上,例如加锁等待、缓冲管理、日志同步等。 造成这种现象的原因是因为近年来我们所依赖的硬件体系发生了巨大的变化,例如多核(众核)CPU、新的处理器架构(Cache/NUMA)、各种异构计算设备(GPU/FPGA)等,而架构在这些硬件之上的数据库软件却没有太大的改变,例如使用B-Tree索引的固定大小的数据页(Page)、使用ARIES算法的事务处理与数据恢复机制、基于独立锁管理器的并发控制等,这些都是为了慢速磁盘而设计,很难发挥出现有硬件体系应有的性能。 基于以上原因,阿里开发了适合当前硬件体系的存储引擎,即X-Engine。 X-Engine架构 全新架构的X-Engine存储引擎不仅可以无缝对接兼容MySQL(得益于MySQL Pluginable Storage Engine特性),同时X-Engine使用分层存储架构。 因为目标是面向大规模的海量数据存储,提供高并发事务处理能力和降低存储成本,在大部分大数据量场景下,数据被访问的机会是不均等的,访问频繁的热数据实际上占比很少,X-Engine根据数据访问频度的不同将数据划分为多个层次,针对每个层次数据的访问特点,设计对应的存储结构,写入合适的存储设备。 X-Engine使用了LSM-Tree作为分层存储的架构基础,并进行了重新设计: 热数据层和数据更新使用内存存储,通过内存数据库技术(Lock-Free index structure/append only)提高事务处理的性能。 流水线事务处理机制,把事务处理的几个阶段并行起来,极大提升了吞吐。 访问频度低的数据逐渐淘汰或是合并到持久化的存储层次中,并结合多层次的存储设备(NVM/SSD/HDD)进行存储。 对性能影响比较大的Compaction过程做了大量优化: 拆分数据存储粒度,利用数据更新热点较为集中的特征,尽可能的在合并过程中复用数据。 精细化控制LSM的形状,减少I/O和计算代价,有效缓解了合并过程中的空间增大。 同时使用更细粒度的访问控制和缓存机制,优化读的性能。 技术特点 利用FPGA硬件加速Compaction过程,使得系统上限进一步提升。这个技术属首次将硬件加速技术应用到在线事务处理数据库存储引擎中,相关论文 《FPGA-Accelerated Compactions for LSM-based Key Value Store》 已经被2020年的顶级会议FAST'20接收。 通过数据复用技术减少数据合并代价,同时减少缓存淘汰带来的性能抖动。 使用多事务处理队列和流水线处理技术,减少线程上下文切换代价,并计算每个阶段任务量配比,使整个流水线充分流转,极大提升事务处理性能。相对于其他类似架构的存储引擎(例如RocksDB),X-Engine的事务处理性能有10倍以上提升。 X-Engine使用的Copy-on-write技术,避免原地更新数据页,从而对只读数据页面进行编码压缩,相对于传统存储引擎(例如InnoDB),使用X-Engine可以将存储空间降低至10%~50%。 Bloom Filter快速判定数据是否存在,Surf Filter判断范围数据是否存在,Row Cache缓存热点行,加速读取性能。 LSM基本逻辑 LSM的本质是所有写入操作直接以追加的方式写入内存。每次写到一定程度,即冻结为一层(Level),并写入持久化存储。所有写入的行,都以主键(Key)排序好后存放,无论是在内存中,还是持久化存储中。在内存中即为一个排序的内存数据结构(Skiplist、B-Tree、etc),在持久化存储也作为一个只读的全排序持久化存储结构。 普通的存储系统若要支持事务处理,需要加入一个时间维度,为每个事务构造出一个不受并发干扰的独立视域。例如存储引擎会对每个事务定序并赋予一个全局单调递增的事务版本号(SN),每个事务中的记录会存储这个SN以判断独立事务之间的可见性,从而实现事务的隔离机制。 如果LSM存储结构持续写入,不做其他的动作,那么最终会成为如下结构。 这种结构对于写入是非常友好的,只要追加到最新的内存表中即完成,为实现故障恢复,只需记录Redo Log,因为新数据不会覆盖旧版本,追加记录会形成天然的多版本结构。 但是如此累积,冻结的持久化层次越来越多,会对查询会产生不利的影响。例如对同一个key,不同事务提交产生的多版本记录会散落在各个层次中;不同的key也会散落在不同层次中。读操作需要查找各个层并合并才能得到最终结果。 因此LSM引入了Compaction操作解决这个问题,Compaction操作有2种作用: 控制LSM层次形状 一般的LSM形状都是层次越低,数据量越大(倍数关系),目的是为了提升读性能。 通常存储系统的数据访问都有局部性,大量的访问都集中在少部分数据上,这也是缓存系统能有效工作的基本前提。在LSM存储结构中,如果把访问频率高的数据尽可能放在较高的层次上,存放在快速存储设备中(例如NVM、DRAM),而把访问频率低的数据放在较低层次中,存放在廉价慢速存储设备中。这就是X-Engine的冷热分层概念。 合并数据 Compaction操作不断的把相邻层次的数据合并,并写入更低层次。合并的过程实际上是把要合并的相邻两层或多层的数据读出来,按key排序,相同的key如果有多个版本,只保留新的版本(比当前正在执行的活跃事务中最小版本号新),丢掉旧版本数据,然后写入新的层,这个操作非常耗费资源。 合并数据除了考虑冷热分层以外,还需要考虑其他维度,例如数据的更新频率,大量的多版本数据在查询的时候会浪费更多的I/O和CPU,因此需要优先进行合并以减少记录的版本数量。X-Engine综合考虑了各种策略形成自己的Compaction调度机制。 高度优化的LSM X-Engine的memory tables使用了无锁跳表(Locked-free SkipList),并发读写的性能较高。在持久化层如何实现高效,就需要讨论每层的细微结构。 数据组织 X-Engine的每层都划分成固定大小的Extent,存放每个层次中的数据的一个连续片段(Key Range)。为了快速定位Extent,为每层Extents建立了一套索引(Meta Index),所有这些索引,加上所有的memory tables(active/immutable)一起组成了一个元数据树(Metadata Tree),root节点为Metadata Snapshot,这个树结构类似于B-Tree。 X-Engine中除了当前的正在写入的active memory tables以外,其他结构都是只读的,不会被修改。给定某个时间点,例如LSN=1000,上图中的Metadata Snapshot 1引用到的结构即包含了LSN=1000时的所有的数据的快照,因此这个结构被称为Snapshot。 即便是Metadata结构本身,也是一旦生成就不会被修改。所有的读请求都是以Snapshot为入口,这是X-Engine实现Snapshot级别隔离的基础。前文说过随着数据写入,累积数据越多,会执行Compaction操作、冻结memory tables等,这些操作都是用Copy-on-write实现,即每次都将修改产生的结果写入新的Extent,然后生成新的Meta Index结构,最终生成新的Metadata Snapshot。 例如执行一次Compaction操作会生成新的Metadata Snapshot,如下图所示。 可以看到Metadata Snapshot 2相对于Metadata Snapshot 1并没有太多的变化,仅仅修改了发生变更的一些叶子节点和索引节点。 事务处理 得益于LSM的轻量化写机制,写入操作固然是其明显的优势,但是事务处理不只是把更新的数据写入系统那么简单,还要保证ACID(原子性、一致性、隔离性、持久性),涉及到一整套复杂的流程。X-Engine将整个事务处理过程分为两个阶段: 读写阶段 校验事务的冲突(写写冲突、读写冲突),判断事务是否可以执行、回滚重试或者等锁。如果事务冲突校验通过,则把修改的所有数据写入Transaction Buffer。 提交阶段 写WAL、写内存表,以及提交并返回用户结果,这里面既有I/O操作(写日志、返回消息),也有CPU操作(拷贝日志、写内存表)。 为了提高事务处理吞吐,系统内会有大量事务并发执行,单个I/O操作比较昂贵,大部分存储引擎会倾向于聚集一批事务一起提交,称为Group Commit,能够合并I/O操作。但是一组事务提交的过程中,还是有大量等待过程的,例如写入日志到磁盘过程中,除了等待落盘无所事事。 X-Engine为了进一步提升事务处理的吞吐,使用流水线技术,把提交阶段分为4个独立的更精细的阶段: 拷贝日志到缓冲区(Log Buffer) 日志落盘(Log Flush) 写内存表(Write memory table) 提交返回(Commit) 事务到了提交阶段,可以自由选择执行流水线中任意一个阶段,只要流水线任务的大小划分得当,就能充分并行起来,流水线处于接近满载状态。另外这里利用的是事务处理的线程,而非后台线程,每个线程在执行的时候,选择流水线中的一个阶段执行任务,或者空闲后处理其他请求,没有等待,也无需切换,充分利用了每个线程的能力。 读操作 LSM处理多版本数据的方式是新版本数据记录会追加在老版本数据后面,从物理上看,一条记录不同的版本可能存放在不同的层,在查询的时候需要找到合适的版本(根据事务隔离级别定义的可见性规则),一般查询都是查找最新的数据,总是由最高的层次往低层次找。 对于单条记录的查找而言,一旦找到便可以终止,如果记录在比较高的层次,例如memory tables,很快便可以返回;如果记录已经落入了很低的层次,那就得逐层查找,也许Bloom Filter可以跳过某些层次加快这个旅程,但毕竟还是有很多的I/O操作。X-Engine针对单记录查询引入了Row Cache,在所有持久化的层次的数据之上做了一个缓存,在memory tables中没有命中的单行查询,在Row Cache之中也会被捕获。Row Cache需要保证缓存了所有持久化层次中最新版本的记录,而这个记录是可能发生变化的,例如每次flush将只读的memory tables写入持久化层次时,就需要恰当的更新Row Cache中的缓存记录,这个操作比较微妙,需要精心的设计。 对于范围扫描而言,因为没法确定一个范围的key在哪个层次中有数据,只能扫描所有的层次做合并之后才能返回最终的结果。X-Engine采用了一系列的手段,例如SuRF(SIGMOD'18 best paper)提供range scan filter减少扫描层数、异步I/O与预取。 读操作中最核心的是缓存设计,Row Cache负责单行查询,Block Cache负责Row Cache的漏网之鱼,也用来进行范围扫描。由于LSM的Compaction操作会一次更新大量的Data Block,导致Block Cache中大量数据短时间内失效,导致性能的急剧抖动,因此X-Engine做了很多的优化: 减少Compaction的粒度。 减少Compaction过程中改动的数据。 Compaction过程中针对已有的缓存数据做定点更新。 Compaction Compaction操作是比较重要的,需要把相邻层次交叉的Key Range数据读取合并,然后写到新的位置。这是为前面简单的写入操作付出的代价。X-Engine为优化这个操作重新设计了存储结构。 如前文所述,X-Engine将每一层的数据划分为固定大小的Extent,一个Extent相当于一个小而完整的排序字符串表(SSTable),存储了一个层次中的一个连续片段,连续片段又进一步划分为一个个连续的更小的片段Data Block,相当于传统数据库中的Page,只不过Data Block是只读而且不定长的。 回看并对比Metadata Snapshot 1和Metadata Snapshot 2,可以发现Extent的设计意图。每次修改只需要修改少部分有交叠的数据,以及涉及到的Meta Index节点。两个Metadata Snapshot结构实际上共用了大量的数据结构,这被称为数据复用技术(Data Reuse),而Extent大小正是影响数据复用率的关键,Extent作为一个完整的被复用的物理结构,需要尽可能的小,这样与其他Extent数据交叉点会变少,但又不能非常小,否则需要索引过多,管理成本太大。 X-Engine中Compaction的数据复用是非常彻底的,假设选取两个相邻层次(Level1, Level2)中的交叉的Key Range所涵盖的Extents进行合并,合并算法会逐行进行扫描,只要发现任意的物理结构(包括Data Block和Extent)与其他层中的数据没有交叠,则可以进行复用。只不过Extent的复用可以修改Meta Index,而Data Block的复用只能拷贝,即便如此也可以节省大量的CPU。 一个典型的数据复用在Compaction中的过程可以参考下图。 可以看出数据复用的过程是在逐行迭代的过程中完成的,不过这种精细的数据复用带来另一个副作用,即数据的碎片化,所以在实际操作的过程中也需要根据实际情况进行分析。 数据复用不仅给Compaction操作本身带来好处,降低操作过程中的I/O与CPU消耗,更对系统的综合性能产生一系列的影响。例如c、Compaction过程中数据不用完全重写,大大降低了写入时空间的增大;大部分数据保持原样,数据缓存不会因为数据更新而失效,减少合并过程中因缓存失效带来的读性能抖动。 实际上,优化Compaction的过程只是X-Engine工作的一部分,更重要的是优化Compaction调度的策略,选什么样的Extent、定义compaction任务的粒度、执行的优先级等,都会对整个系统性能产生影响,可惜并不存在什么完美的策略,X-Engine积累了一些经验,定义了很多规则,而探索更合理的调度策略是未来一个重要方向。 适用场景 请参见X-Engine最佳实践。 如何使用X-Engine 请参见使用X-Engine引擎。 后续发展 作为MySQL的存储引擎,持续地提升MySQL系统的兼容能力是一个重要目标,后续会根据需求的迫切程度逐步加强原本取消的一些功能,例如外键,以及对一些数据结构、索引类型的支持。 X-Engine作为存储引擎,核心的价值还在于性价比,持续提升性能降低成本,是一个长期的根本目标,X-Engine还在Compaction调度、缓存管理与优化、数据压缩、事务处理等方向上进行深层次的探索。 X-Engine不仅仅局限为一个单机的数据库存储引擎,未来还将作为自研分布式数据库POLARDB分布式版本的核心,提供企业级数据库服务。

游客yl2rjx5yxwcam 2020-03-08 13:24:40 0 浏览量 回答数 0

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此分步示例适用于可能会偶然发现此问题的其他人。本示例使用SSIS 2005并使用SQL Server 2005 64位版本服务器运行作业。 这里的答案仅集中于解决问题中提到的错误消息。该示例将演示重新创建问题的步骤以及引起问题的原因,然后介绍如何解决此问题。 NOTE:我建议使用选项将软件包配置值存储在数据库中,或者在环境变量的帮助下使用间接XML配置。同样,创建Excel文件的步骤将使用模板完成,然后将其移动到其他文件夹中进行存档。这些步骤不在本文中讨论。如前所述,本文的目的是解决错误。 让我们继续该示例。我也已经在博客上写了这个答案,可以在此链接中找到。答案是一样的。 创建一个SSIS包(创建SSIS包的步骤)。本示例使用BIDS2005。我在开始时就以YYYYMMDD_hhmm的格式命名了程序包,其后是SO代表堆栈溢出,然后是SO问题ID,最后是描述。我并不是说您应该这样命名您的包裹。这是我以后可以轻松参考的内容。请注意,我还有一个名为Adventure Works的数据源。我将使用Adventure Works数据源,该数据源指向从此链接下载的AdventureWorks数据库。该示例使用SQL Server 2008 R2数据库。请参阅截图1。 在AdventureWorks数据库中,使用以下给定脚本创建一个名为dbo.GetCurrency的存储过程。 CREATE PROCEDURE [dbo].[GetCurrency] AS BEGIN SET NOCOUNT ON; SELECT TOP 10 CurrencyCode , Name , ModifiedDate FROM Sales.Currency ORDER BY CurrencyCode END GO 在包的“连接管理器”部分,右键单击并选择“从数据源新建连接”。在“ 选择数据源”对话框中,选择“ Adventure Works”,然后单击“确定”。现在,您应该在“ 连接管理器”部分下看到Adventure Works数据源。 在包的“连接管理器”部分,再次右键单击,但是这次选择“ 新建连接…”。这是为了创建Excel连接。在“添加SSIS连接管理器”上,选择“ EXCEL”。在Excel连接管理器上,输入路径C:\ Temp \ Template.xls。将其部署到服务器时,将更改此路径。我选择了Excel版本Microsoft Excel 97-2005,并选择了保留复选框第一行的列名称已选中,以便在创建Excel文件时创建列标题。单击确定。重命名的Excel连接到Excel中,只是为了保持简单。请参阅截图#2 - #7。 在包上,创建以下变量。请参阅截图8。 SQLGetData:此变量的类型为String。这将包含存储过程执行语句。本示例使用值EXEC dbo.GetCurrency 屏幕快照#9显示了存储过程执行语句EXEC dbo.GetCurrency的输出。 在程序包的“控制流”选项卡上,放置一个Data Flow task并将其命名为“导出到Excel”。请参阅屏幕截图#10。 双击“数据流任务”以切换到“数据流”选项卡。 在“数据流”选项卡上,放置一个,OLE DB Source以连接到SQL Server数据以从存储过程中获取数据,并将其命名为SQL。双击OLE DB源,以调出OLE DB源编辑器。在“连接管理器”部分上,从OLE DB连接管理器中选择Adventure Works,从“数据访问”模式的变量中选择SQL命令,然后从“变量名”下拉列表中选择变量User :: SQLGetData。在“列”部分,确保正确映射了列名称。单击“确定”关闭OLE DB源编辑器。请参阅#11和#12屏幕截图。 在“数据流”选项卡上,放置一个,Excel Destination以将数据插入Excel文件并将其命名为Excel。双击Excel目标以打开Excel目标编辑器。在“连接管理器”部分上,从OLE DB连接管理器中选择Excel,然后选择“表”或“数据访问”模式下的视图。此时,我们没有Excel,因为在创建Excel连接管理器时,我们仅指定了路径,但从未创建文件。因此,Excel工作表的下拉名称中将没有任何值。因此,单击“ 新建”。按钮(第二个新按钮)来创建新的Excel工作表。在“创建表”窗口上,BIDS根据传入的数据源自动提供一个创建表。您可以根据自己的喜好更改值。我将通过保留默认值来简单地单击“确定”。工作表的名称将填充在Excel工作表的下拉名称中。工作表的名称取自任务名称,在本例中为Excel Destination,我们将其命名为Excel。在“映射”部分,确保正确映射了列名称。单击“确定”关闭Excel Destination Editor。请参阅截图#13 - #16。 数据流任务配置完成后,其外观应如屏幕截图#17所示。 通过按F5执行包。截图#18 - #21显示了包的两个控制流和数据流任务的成功执行。同样,该文件是在Excel连接中提供的路径C:\ Temp \ Template.xls中生成的,并且存储过程执行输出中显示的数据与写入该文件的数据匹配。 该程序包是在本地计算机上的文件夹路径C:\ Learn \ Learn.VS2005 \ Learn.SSIS中开发的。现在,我们需要将文件部署到承载SQL Server 64位版本的服务器上,以计划作业。因此,服务器上的文件夹将为D:\ SSIS \ Practice。复制包文件(.dtsx),然后将其粘贴到服务器文件夹中。另外,为了使程序包正确运行,我们需要在服务器上显示Excel电子表格。否则,验证将失败。通常,我创建一个Template文件夹,其中将包含与输出匹配的空Excel电子表格文件。稍后,在运行时,我将使用程序包配置将Excel输出路径更改为其他位置。对于此示例,我将使其保持简单。因此,我们将在本地计算机中生成的Excel文件复制到路径C:\ Temp \ Template.xls到服务器位置D:\ SSIS \ Practice中。我希望SQL作业生成名称为Currencies.xls的文件。因此,将文件Template.xls重命名为Currencies.xls。请参阅屏幕截图#22。 为了表明我确实要在64位版本的SQL Server上的服务器上运行该作业,我在SQL Server上执行了SELECT @@ version命令,屏幕快照#23显示了结果。 我们将使用执行包实用程序(dtexec.exe)生成命令行参数。登录到将在SQL作业中运行SSIS包的服务器。双击程序包文件,这将显示“执行程序包实用程序”。在“常规”部分,从“包源”中选择“文件系统”。单击省略号,然后浏览到程序包路径。在“连接管理器”部分,选择“ Excel”并将Excel文件中的路径从C:\ Temp \ Template.xls更改为D:\ SSIS \ Practice \ Currencies.xls。在实用程序中所做的更改将在“命令行”部分相应地生成命令行。在“命令行”部分,复制包含所有必需参数的命令行。我们不会从这里执行该程序包。单击关闭。参考屏幕截图#24 - #26。 接下来,我们需要设置一个作业来运行SSIS包。我们无法选择SQL Server Integration Services包类型,因为它将在64位下运行,并且找不到Excel连接提供程序。因此,我们必须将其作为Operating System (CmdExec)作业类型运行。转到SQL Server Management Studio,然后连接到数据库引擎。展开“ SQL Server代理”,然后右键单击“作业”节点。选择新作业…。在“作业属性”窗口的“常规”部分,提供作业名称为01_SSIS_Export_To_Excel,所有者将是创建作业的用户。我有一个名为SSIS的类别,因此将选择该类别,但默认类别为[未分类(本地)],并提供简短说明。在“步骤”部分,单击“ 新建...”。按钮。这将带来“作业步骤”属性。在“作业步骤”属性的“常规”部分,提供“步骤名称”为“导出到Excel”,选择“类型” Operating system (CmdExec),保留默认的“以帐户身份运行”作为“ SQL Server代理服务帐户”,并提供以下命令。单击确定。在“新建作业”窗口上,单击“确定”。请参阅截图#27 - #31。 C:\Program Files (x86)\Microsoft SQL Server\90\DTS\Binn\DTExec.exe /FILE "D:\SSIS\Practice\20110723_1015_SO_21448_Excel_64_bit_Error.dtsx" /CONNECTION Excel;"\"Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source=D:\SSIS\Practice\Currencies.xls;Extended Properties=""EXCEL 8.0;HDR=YES"";\"" /MAXCONCURRENT " -1 " /CHECKPOINTING OFF /REPORTING EWCDI 新作业应显示在“ SQL Server代理–>作业”节点下。右键单击新创建的作业01_SSIS_Export_To_Excel,然后选择“ 在步骤…处启动作业”,这将开始执行作业。该作业将按预期失败,因为这是此问题的背景。单击关闭以关闭“启动作业”对话框。请参阅#32和#33屏幕截图。 让我们看看发生了什么。转到“ SQL Server代理和作业”节点。右键单击作业01_SSIS_Export_To_Excel,然后选择查看历史记录。这将打开“日志文件查看器”窗口。您会注意到作业失败。展开红叉附近的节点,然后单击“步骤ID”值为1的行。在底部,您可以看到错误消息。Option “8.0;HDR=YES’;” is not valid.单击“关闭”以关闭“日志文件查看器”窗口。请参阅#34和#35屏幕截图。 现在,右键单击作业,然后选择“属性”以打开“作业属性”。您也可以双击作业以打开“作业属性”窗口。单击左侧的步骤。然后单击编辑。用以下命令替换该命令,然后单击“确定”。在作业属性上单击确定以关闭窗口。右键单击作业01_SSIS_Export_To_Excel,然后选择“在步骤...启动作业”,这将开始执行作业。作业将无法成功执行。单击关闭以关闭“启动作业”对话框。让我们来看看历史。右键单击作业01_SSIS_Export_To_Excel,然后选择查看历史记录。这将打开“日志文件查看器”窗口。您会注意到该作业在第二次运行中成功完成。展开绿色勾号交叉点附近的节点,然后单击“步骤ID”值为1的行。在底部,您会看到消息选项步骤已成功。单击“关闭”关闭“日志文件查看器”窗口。文件D:\ SSIS \ Practice \ Currencies.xls将成功填充数据。如果您多次成功执行作业,则数据将被追加到文件中,并且您将找到更多数据。如前所述,这不是生成文件的正确方法。创建此示例的目的是为了解决此问题。参考屏幕截图 创建此示例的目的是为了解决此问题。参考屏幕截图 创建此示例的目的是为了解决此问题。参考屏幕截图#36 - #38。 屏幕截图#39显示了工作命令行参数和非工作命令行参数之间的差异。右边的是工作命令行,左边的是不正确的命令行。它需要使用反斜杠转义序列的另一个双引号来修复该错误。可能还有其他方法可以很好地解决此问题,但此选项似乎可行。 因此,该示例演示了一种从部署在64位服务器上的SSIS包访问Excel数据源时解决命令行参数问题的方法。 希望能对某人有所帮助。

心有灵_夕 2019-12-25 21:28:07 0 浏览量 回答数 0

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HashMap HashMap 底层是基于 数组 + 链表 组成的,不过在 jdk1.7 和 1.8 中具体实现稍有 不同 其实1.7一个很明显需要优化的地方就是: 当 Hash 冲突严重时,在桶上形成的链表会变的越来越长,这样在查询时的效 率就会越来越低;时间复杂度为 O(N)。 因此 1.8 中重点优化了这个查询效率。 1.8 HashMap 结构图 JDK 1.8 对 HashMap 进行了修改: 最大的不同就是利用了红黑树,其由数组+链表+红黑树组成。 JDK 1.7 中,查找元素时,根据 hash 值能够快速定位到数组的具体下标, 但之后需要顺着链表依次比较才能查找到需要的元素,时间复杂度取决于链 表的长度,为 O(N)。 为了降低这部分的开销,在 JDK 1.8 中,当链表中的元素超过 8 个以后,会 将链表转换为红黑树,在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)。 JDK 1.8 使用 Node(1.7 为 Entry) 作为链表的数据结点,仍然包含 key, value,hash 和 next 四个属性。 红黑树的情况使用的是 TreeNode。 根据数组元素中,第一个结点数据类型是 Node 还是 TreeNode 可以判断该位 置下是链表还是红黑树。 核心成员变量于 1.7 类似,增加了核心变量,如下表。 属性说明TREEIFY_THRESHOLD用于判断是否需要将链表转换为红黑树的阈值,默认 为 8。 put步骤: 判断当前桶是否为空,空的就需要初始化(resize 中会判断是否进行初始 化)。 根据当前 key 的 hashcode 定位到具体的桶中并判断是否为空,为空表明没有 Hash 冲突就直接在当前位置创建一个新桶即可。 如果当前桶有值( Hash 冲突),那么就要比较当前桶中的 key、key 的 hashcode 与写入的 key 是否相等,相等就赋值给 e,在第 8 步的时候会统一进 行赋值及返回。 如果当前桶为红黑树,那就要按照红黑树的方式写入数据。 如果是个链表,就需要将当前的 key、value 封装成一个新节点写入到当前桶的 后面(形成链表)。 接着判断当前链表的大小是否大于预设的阈值,大于时就要转换为红黑树。 如果在遍历过程中找到 key 相同时直接退出遍历。 如果 e != null 就相当于存在相同的 key,那就需要将值覆盖。 后判断是否需要进行扩容. get 方法看起来就要简单许多了。 首先将 key hash 之后取得所定位的桶。 如果桶为空则直接返回 null 。 否则判断桶的第一个位置(有可能是链表、红黑树)的 key 是否为查询的 key,是 就直接返回 value。 如果第一个不匹配,则判断它的下一个是红黑树还是链表。 红黑树就按照树的查找方式返回值。 不然就按照链表的方式遍历匹配返回值。 从这两个核心方法(get/put)可以看出 1.8 中对大链表做了优化,修改为红黑树之 后查询效率直接提高到了 O(logn)。 但是 HashMap 原有的问题也都存在,比如在并发场景下使用时容易出现死循环。 但是为什么呢?简单分析下。 看过上文的还记得在 HashMap 扩容的时候会调用 resize() 方法,就是这里的并 发操作容易在一个桶上形成环形链表;这样当获取一个不存在的 key 时,计算出的 index 正好是环形链表的下标就会出现死循环。 如下图: HashTable HashTable 容器使用 synchronized来保证线程安全,但在线程竞争激烈的情况下 HashTable 的效 率非常低下。 当一个线程访问 HashTable 的同步方法时,其他线程访问 HashTable 的同步方 法可能会进入阻塞或轮询状态。 HashTable 容器在竞争激烈的并发环境下表现出效率低下的原因,是因为所有 访问它的线程都必须竞争同一把锁,假如容器里有多把锁,每一把锁用于锁容 器其中一部分数据,那么当多线程访问容器里不同数据段的数据时,线程间就 不会存在锁竞争,从而可以有效的提高并发访问效率,这就是 ConcurrentHashMap(JDK 1.7) 使用的 锁分段技术。 ConcurrentHashMap 将数据分成一段一段的存储,然后给每一段数据配一把 锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据的时候,其他段的数据也能被其他 线程访问。 有些方法需要跨段,比如 size() 和 containsValue(),它们可能需要锁定整个表 而不仅仅是某个段,这需要按顺序锁定所有段,操作完毕后,又按顺序释放所 有段的锁。 按顺序 很重要,否则极有可能出现死锁,在 ConcurrentHashMap 内部,段数 组是 final 的,并且其成员变量实际也是 final 的,但是,仅仅是将数组声明为 final 的并不保证数组成员也是 final 的,需要实现上的保证。这可以确保不会 出现死锁,因为获得锁的顺序是固定的。 HashTable 的迭代器是强一致性的,而 ConcurrentHashMap 是弱一致的。 ConcurrentHashMap 的 get,clear,iterator 方法都是弱一致性的。 初识ConcurrentHashMap Concurrent翻译过来是并发的意思,字面理解它的作用是处理并发情况的 HashMap。 通过前面的学习,我们知道多线程并发下 HashMap 是不安全的(如死循环),更普遍 的是多线程并发下,由于堆内存对于各个线程是共享的,而 HashMap 的 put 方法 不是原子操作,假设Thread1先 put 值,然后 sleep 2秒(也可以是系统时间片切换失 去执行权),在这2秒内值被Thread2改了,Thread1“醒来”再 get 的时候发现已经不 是原来的值了,这就容易出问题。 那么如何避免这种多线程出错的情况呢? 常规思路就是给 HashMap 的 put 方法加锁(synchronized),保证同一个时刻只允 许一个线程拥有对 hashmap 有写的操作权限即可。然而假如线程1中操作耗时,其 他需要操作该 hashmap 的线程就需要在门口排队半天,严重影响用户体验, HashTable 就是这样子做的。 举个生活中的例子,很多银行除了存取钱,还支持存取贵重物品,贵重物品都放在 保险箱里,把 HashMap 和 HashTable 比作银行,结构: 把线程比作人,对应的情况如下: 多线程下用 HashMap 不确定性太高,有破产的风险,不能选;用 HashTable 不会 破产,但是用户体验不太好,那么怎样才能做到多人存取既不影响他人存值,又不 用排队呢? 有人提议搞个「银行者联盟」,多开几个像HashTable 这种「带锁」的银行就好 了,有多少人办理业务,就开多少个银行,一对一服务,这个区都是大老板,开银 行的成本都是小钱,于是「银行者联盟」成立了。 接下来的情况是这样的:比如用户A和用户B一起去银行存各自的项链,这个「银行 者联盟」操作后,然后对用户A说,1号银行现在没人你可以去那存,不用排队,然 后用户A就去1号银行存项链,1号银行把用户A接进门,马上拉闸,然后把用户A的 项链放在第x行第x个保险箱,等用户A办妥离开后,再开闸;对于用户B同理。此时 不管用户A和用户B在各自银行里面待多久都不会影响到彼此,不用担心自己的项链 被人偷换了。这就是ConcurrentHashMap的设计思路,用一个图来理解 从上图可以看出,此时锁的是对应的单个银行,而不是整个「银行者联盟」。分析 下这种设计的特点: 多个银行组成的「银行者联盟」 当有人来办理业务时,「银行者联盟」需要确定这个人去哪个银行 当此人去到指定银行办理业务后,该银行上锁,其他人不能同时执行修改操作,直 到此人离开后解锁. ConcurrentHashMap源码解析 ConcurrentHashMap 同样也分为 1.7 、1.8 版,两者在实现上略有不同。 先来看看 1.7 的实现,下面是结构图: 如图所示,是由 Segment 数组、HashEntry 组成,和 HashMap 一样,仍然是数组 加链表。主要是通过分段锁实现的。 关于分段锁 段Segment继承了重入锁ReentrantLock,有了锁的功能,每个锁控制的是一段, 当每个Segment越来越大时,锁的粒度就变得有些大了。 分段锁的优势在于保证在操作不同段 map 的时候可以并发执行,操作同段 map 的时候,进行锁的竞争和等待。这相对于直接对整个map同步 synchronized是有优势的。 缺点在于分成很多段时会比较浪费内存空间(不连续,碎片化); 操作map时竞争 同一个分段锁的概率非常小时,分段锁反而会造成更新等操作的长时间等待; 当 某个段很大时,分段锁的性能会下降。 1.7 已经解决了并发问题,并且能支持 N 个 Segment 这么多次数的并发,但依然存 在 HashMap 在 1.7 版本中的问题。 那就是查询遍历链表效率太低。 因此 1.8 做了一些数据结构上的调整。 首先来看下底层的组成结构: 其实和 1.8 HashMap 结构类似,当链表节点数超过指定阈值的话,也是会转换成红 黑树的,大体结构也是一样的。 那么 JDK 1.8 ConcurrentHashMap 到底是如何实现线程安全的? 答案:其中抛弃了原有的Segment 分段锁,而采用了 CAS + synchronized 来保证 并发安全性。(cas:比较并替换) **① 基本组成 ** 抛弃了 JDK 1.7 中原有的 Segment 分段锁,而采用了 CAS + synchronized 来 保证并发安全性。 将JDK 1.7 中存放数据的 HashEntry 改为 Node,但作用是相同的。、 我们来看看 ConcurrentHashMap 的几个重要属性. 重要组成元素 Node:链表中的元素为 Node 对象。他是链表上的一个节点,内部存储了 key、 value 值,以及他的下一 个节点的引用。这样一系列的 Node 就串成一串,组成一 个链表。 ForwardingNode:当进行扩容时,要把链表迁移到新的哈希表,在做这个操作 时,会在把数组中的头节点替换为 ForwardingNode 对象。ForwardingNode 中不 保存 key 和 value,只保存了扩容后哈希表 (nextTable)的引用。此时查找相应 node 时,需要去 nextTable 中查找。 TreeBin:当链表转为红黑树后,数组中保存的引用为 TreeBin,TreeBin 内部不保 存 key/value,他保存了 TreeNode 的 list 以及红黑树 root。 TreeNode:红黑树的节点。 **② put 方法过程 ** 存储结构定义了容器的 “形状”,那容器内的东西按照什么规则来放呢?换句话讲, 某个 key 是按 照什么逻辑放入容器的对应位置呢? 我们假设要存入的 key 为对象 x,这个过程如下 : 1、通过对象 x 的 hashCode () 方法获取其 hashCode; 2、将 hashCode 映射到数组的某个位置上; 3、把该元素存储到该位置的链表中。 put 方法用来把一个键值对存储到 map 中。代码如下: 实际调用的是 putVal 方 法,第三个参数传入 false,控制 key 存在时覆盖原来的值。 请先看完代码注释,有个大致的了解,然后我们更加详细的学习一下: 判断存储的 key、value 是否为空,若为空,则抛出异常,否则,进入步骤 2。 计算 key 的 hash 值,随后进入自旋,该自旋可以确保成功插入数据,若 table 表为空或者长度为 0,则初始化 table 表,否则,进入步骤 3。 根据 key 的 hash 值取出 table 表中的结点元素,若取出的结点为空(该桶为 空),则使用 CAS 将 key、value、hash 值生成的结点放入桶中。否则,进入 步骤 4。 若该结点的的 hash 值为 MOVED(-1),则对该桶中的结点进行转移,否则, 进入步骤 5。 5 . 对桶中的第一个结点(即 table 表中的结点)进行加锁,对该桶进行遍历,桶中 的结点的 hash 值与 key 值与给定的 hash 值和 key 值相等,则根据标识选择是 否进行更新操作(用给定的 value 值替换该结点的 value 值),若遍历完桶仍 没有找到 hash 值与 key 值和指定的 hash 值与 key 值相等的结点,则直接新生 一个结点并赋值为之前后一个结点的下一个结点。进入步骤 6。 若 binCount 值达到红黑树转化的阈值,则将桶中的结构转化为红黑树存储, 后,增加 binCount 的值。 如果桶中的第一个元素的 hash 值大于 0,说明是链表结构,则对链表插入或者 更新。 如果桶中的第一个元素是 TreeBin,说明是红黑树结构,则按照红黑树的方式进 行插入或者更新。 在锁的保护下,插入或者更新完毕后,如果是链表结构,需要判断链表中元素 的数量是否超过 8(默认),一旦超过,就需要考虑进行数组扩容,或者是链表 转红黑树。 扩容 什么时候会扩容? 使用put()添加元素时会调用addCount(),内部检查sizeCtl看是否需要扩容。 tryPresize()被调用,此方法被调用有两个调用点: 链表转红黑树(put()时检查)时如果table容量小于64(MIN_TREEIFY_CAPACITY),则会 触发扩容。 调用putAll()之类一次性加入大量元素,会触发扩容。 addCount() addCount()与tryPresize()实现很相似,我们先以addCount()分析下扩容逻辑: **1.链表转红黑树 ** 首先我们要理解为什么 Map 需要扩容,这是因为我们采用哈希表存储数据,当固定 大小的哈希表存 储数据越来越多时,链表长度会越来越长,这会造成 put 和 get 的 性能下降。此时我们希望哈希表中多一些桶位,预防链表继续堆积的更长。 ConcurrentHashMap 有链表转红黑树的操作,以提高查找的速度,红黑树时间复 杂度为 O (logn),而链表是 O (n/2),因此只在 O (logn)<O (n/2) 时才会进行转换, 也就是以 8 作为分界点。 接下来我们分析 treeifyBin 方法代码,这个代码中会选择是把此时保存数据所在的 链表转为红黑树,还是对整个哈希表扩容。 treeifyBin 不一定就会进行红黑树转换,也可能是仅仅做数组扩容。 构造完TreeBin这个空节点之后,就开始构造红黑树,首先是第一个节点,左右 子节点设置为空,作为红黑树的root节点,设置为黑色,父节点为空。 然后在每次添加完一个节点之后,都会调用balanceInsertion方法来维持这是一 个红黑树的属性和平衡性。红黑树所有操作的复杂度都是O(logn),所以当元素量比 较大的时候,效率也很高。 **数组扩容 ** 我们大致了解了 ConcurrentHashMap 的存储结构,那么我们思考一个问题,当数 组中保存的链表越来越多,那么再存储进来的元素大概率会插入到现有的链表中, 而不是使用数组中剩下的空位。 这样会造成数组中保存的链表越来越长,由此导致 哈希表查找速度下降,从 O (1) 慢慢趋近于链表 的时间复杂度 O (n/2),这显然违背 了哈希表的初衷。 所以 ConcurrentHashMap 会做一个操作, 称为扩容。也就是把数组长度变大,增 加更多的空位出来,终目的就是预防链表过长,这样查找的时间复杂度才会趋向于 O (1)。扩容的操作并不会在数组没有空位时才进行,因为在桶位快满时, 新保存元 素更大的概率会命中已经使用的位置,那么可能后几个桶位很难被使用,而链表却 越来 越长了。ConcurrentHashMap 会在更合适的时机进行扩容,通常是在数组中 75% 的位置被使用 时。 其实以上内容和 HashMap 类似,ConcurrentHashMap 此外提供了线程安全的保 证,它主要是通 过 CAS 和 Synchronized 关键字来实现,我们在源码分析中再详细 来看。 我们做一下总结: 1、ConcurrentHashMap 采用数组 + 链表 + 红黑树的存储结构; 2、存入的 Key 值通过自己的 hashCode 映射到数组的相应位置; 3、ConcurrentHashMap 为保障查询效率,在特定的时候会对数据增加长度,这个 操作叫做扩容; 4、当链表长度增加到 8 时,可能会触发链表转为红黑树(数组长度如果小于 64, 优先扩容,具体 看后面源码分析)。 接下来,我们的源码分析就从 ConcurrentHashMap 的构成、保存元素、哈希算 法、扩容、查找数 据这几个方面来进行 扩容后数组容量为原来的 2 倍。 **数据迁移( 扩容时的线程安全) ** ConcurrentHashMap 的扩容时机和 HashMap 相同,都是在 put 方法的后一步 检查是否需要扩容,如果需要则进行扩容,但两者扩容的过程完全不同, ConcurrentHashMap 扩容的方法叫做 transfer,从 put 方法的 addCount 方法进 去,就能找到 transfer 方法,transfer 方法的主要思路是: 首先需要把老数组的值全部拷贝到扩容之后的新数组上,先从数组的队尾开始 拷贝; 拷贝数组的槽点时,先把原数组槽点锁住,保证原数组槽点不能操作,成功拷 贝到新数组时,把 原数组槽点赋值为转移节点; 这时如果有新数据正好需要 put 到此槽点时,发现槽点为转移节点,就会一直 等待,所以在扩容完成之前,该槽点对应的数据是不会发生变化的; 从数组的尾部拷贝到头部,每拷贝成功一次,就把原数组中的节点设置成转移 节点; 直到所有数组数据都拷贝到新数组时,直接把新数组整个赋值给数组容器,拷 贝完成 putTreeVal()与此方法遍历方式类似不再介绍。  ④ get 方法过程 ConcurrentHashMap 读的话,就比较简单,先获取数组的下标,然后通过判断数 组下标的 key 是 否和我们的 key 相等,相等的话直接返回,如果下标的槽点是链表 或红黑树的话,分别调用相应的 查找数据的方法,整体思路和 HashMap 很像,源 码如下: 计算 hash 值。 根据 hash 值找到数组对应位置: (n – 1) & h。 根据该位置处结点性质进行相应查找。 如果该位置为 null,那么直接返回 null。 如果该位置处的结点刚好就是需要的,返回该结点的值即可。 如果该位置结点的 hash 值小于 0,说明正在扩容,或者是红黑树。 如果以上 3 条都不满足,那就是链表,进行遍历比对即可。 ** 初始化数组 ** 数组初始化时,首先通过自旋来保证一定可以初始化成功,然后通过 CAS 设置 SIZECTL 变量的值,来保证同一时刻只能有一个线程对数组进行初始化,CAS 成功 之后,还会再次判断当前数组是否已经初始化完成,如果已经初始化完成,就不会 再次初始化,通过自旋 + CAS + 双重 check 等 手段保证了数组初始化时的线程安 全,源码如下: 里面有个关键的值 sizeCtl,这个值有多个含义。 1、-1 代表有线程正在创建 table; 2、-N 代表有 N-1 个线程正在复制 table; 3、在 table 被初始化前,代表 根据构造函数传入的值计算出的应被初始化的大小; 4、在 table 被初始化后,则被 设置为 table 大小 的 75%,代表 table 的容量(数组容量)。 initTable 中使用到 1 和 4,2 和 3 在其它方法中会有使用。下面我们可以先看下 ConcurrentHashMap 的构造方法,里面会使用上面的 3 最后来回顾总结下HashMap和ConcurrentHashMap对比 ConcurrentHashMap 和 HashMap 两者的相同之处: 1.数组、链表结构几乎相同,所以底层对数据结构的操作思路是相同的(只是思路 相同,底层实现 不同); 2.都实现了 Map 接口,继承了 AbstractMap 抽象类,所以大多数的方法也都是相 同的, HashMap 有的方法,ConcurrentHashMap 几乎都有,所以当我们需要从 HashMap 切换到 ConcurrentHashMap 时,无需关心两者之间的兼容问题 不同点: 1.红黑树结构略有不同,HashMap 的红黑树中的节点叫做 TreeNode,TreeNode 不仅仅有属 性,还维护着红黑树的结构,比如说查找,新增等等; ConcurrentHashMap 中红黑树被拆分成 两块,TreeNode 仅仅维护的属性和查找 功能,新增了 TreeBin,来维护红黑树结构,并负责根 节点的加锁和解锁; 2.新增 ForwardingNode (转移)节点,扩容的时候会使用到,通过使用该节点, 来保证扩容时的线程安全。

剑曼红尘 2020-03-25 11:21:44 0 浏览量 回答数 0

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在开始谈我对架构本质的理解之前,先谈谈对今天技术沙龙主题的个人见解,千万级规模的网站感觉数量级是非常大的,对这个数量级我们战略上 要重 视 它 , 战术上又 要 藐 视 它。先举个例子感受一下千万级到底是什么数量级?现在很流行的优步(Uber),从媒体公布的信息看,它每天接单量平均在百万左右, 假如每天有10个小时的服务时间,平均QPS只有30左右。对于一个后台服务器,单机的平均QPS可以到达800-1000,单独看写的业务量很简单 。为什么我们又不能说轻视它?第一,我们看它的数据存储,每天一百万的话,一年数据量的规模是多少?其次,刚才说的订单量,每一个订单要推送给附近的司机、司机要并发抢单,后面业务场景的访问量往往是前者的上百倍,轻松就超过上亿级别了。 今天我想从架构的本质谈起之后,希望大家理解在做一些建构设计的时候,它的出发点以及它解决的问题是什么。 架构,刚开始的解释是我从知乎上看到的。什么是架构?有人讲, 说架构并不是一 个很 悬 乎的 东西 , 实际 上就是一个架子 , 放一些 业务 和算法,跟我们的生活中的晾衣架很像。更抽象一点,说架构其 实 是 对 我 们 重复性业务 的抽象和我 们 未来 业务 拓展的前瞻,强调过去的经验和你对整个行业的预见。 我们要想做一个架构的话需要哪些能力?我觉得最重要的是架构师一个最重要的能力就是你要有 战 略分解能力。这个怎么来看呢: 第一,你必须要有抽象的能力,抽象的能力最基本就是去重,去重在整个架构中体现在方方面面,从定义一个函数,到定义一个类,到提供的一个服务,以及模板,背后都是要去重提高可复用率。 第二, 分类能力。做软件需要做对象的解耦,要定义对象的属性和方法,做分布式系统的时候要做服务的拆分和模块化,要定义服务的接口和规范。 第三, 算法(性能),它的价值体现在提升系统的性能,所有性能的提升,最终都会落到CPU,内存,IO和网络这4大块上。 这一页PPT举了一些例子来更深入的理解常见技术背后的架构理念。 第一个例子,在分布式系统我们会做 MySQL分 库 分表,我们要从不同的库和表中读取数据,这样的抽象最直观就是使用模板,因为绝大多数SQL语义是相同的,除了路由到哪个库哪个表,如果不使用Proxy中间件,模板就是性价比最高的方法。 第二看一下加速网络的CDN,它是做速度方面的性能提升,刚才我们也提到从CPU、内存、IO、网络四个方面来考虑,CDN本质上一个是做网络智能调度优化,另一个是多级缓存优化。 第三个看一下服务化,刚才已经提到了,各个大网站转型过程中一定会做服务化,其实它就是做抽象和做服务的拆分。第四个看一下消息队列,本质上还是做分类,只不过不是两个边际清晰的类,而是把两个边际不清晰的子系统通过队列解构并且异步化。新浪微博整体架构是什么样的 接下我们看一下微博整体架构,到一定量级的系统整个架构都会变成三层,客户端包括WEB、安卓和IOS,这里就不说了。接着还都会有一个接口层, 有三个主要作用: 第一个作用,要做 安全隔离,因为前端节点都是直接和用户交互,需要防范各种恶意攻击; 第二个还充当着一个 流量控制的作用,大家知道,在2014年春节的时候,微信红包,每分钟8亿多次的请求,其实真正到它后台的请求量,只有十万左右的数量级(这里的数据可能不准),剩余的流量在接口层就被挡住了; 第三,我们看对 PC 端和移 动 端的需求不一样的,所以我们可以进行拆分。接口层之后是后台,可以看到微博后台有三大块: 一个是 平台服 务, 第二, 搜索, 第三, 大数据。到了后台的各种服务其实都是处理的数据。 像平台的业务部门,做的就是 数据存储和读 取,对搜索来说做的是 数据的 检 索,对大数据来说是做的数据的 挖掘。微博其实和淘宝是很类似 微博其实和淘宝是很类似的。一般来说,第一代架构,基本上能支撑到用户到 百万 级别,到第二代架构基本能支撑到 千万 级别都没什么问题,当业务规模到 亿级别时,需要第三代的架构。 从 LAMP 的架构到面向服 务 的架构,有几个地方是非常难的,首先不可能在第一代基础上通过简单的修修补补满足用户量快速增长的,同时线上业务又不能停, 这是我们常说的 在 飞 机上 换 引擎的 问题。前两天我有一个朋友问我,说他在内部推行服务化的时候,把一个模块服务化做完了,其他部门就是不接。我建议在做服务化的时候,首先更多是偏向业务的梳理,同时要找准一个很好的切入点,既有架构和服务化上的提升,业务方也要有收益,比如提升性能或者降低维护成本同时升级过程要平滑,建议开始从原子化服务切入,比如基础的用户服务, 基础的短消息服务,基础的推送服务。 第二,就是可 以做无状 态 服 务,后面会详细讲,还有数据量大了后需要做数据Sharding,后面会将。 第三代 架构 要解决的 问题,就是用户量和业务趋于稳步增加(相对爆发期的指数级增长),更多考虑技术框架的稳定性, 提升系统整体的性能,降低成本,还有对整个系统监控的完善和升级。 大型网站的系统架构是如何演变的 我们通过通过数据看一下它的挑战,PV是在10亿级别,QPS在百万,数据量在千亿级别。我们可用性,就是SLA要求4个9,接口响应最多不能超过150毫秒,线上所有的故障必须得在5分钟内解决完。如果说5分钟没处理呢?那会影响你年终的绩效考核。2015年微博DAU已经过亿。我们系统有上百个微服务,每周会有两次的常规上线和不限次数的紧急上线。我们的挑战都一样,就是数据量,bigger and bigger,用户体验是faster and faster,业务是more and more。互联网业务更多是产品体验驱动, 技 术 在 产 品 体验上最有效的贡献 , 就是你的性能 越来越好 。 每次降低加载一个页面的时间,都可以间接的降低这个页面上用户的流失率。微博的技术挑战和正交分解法解析架构 下面看一下 第三代的 架构 图 以及 我 们 怎么用正交分解法 阐 述。 我们可以看到我们从两个维度,横轴和纵轴可以看到。 一个 维 度 是 水平的 分层 拆分,第二从垂直的维度会做拆分。水平的维度从接口层、到服务层到数据存储层。垂直怎么拆分,会用业务架构、技术架构、监控平台、服务治理等等来处理。我相信到第二代的时候很多架构已经有了业务架构和技术架构的拆分。我们看一下, 接口层有feed、用户关系、通讯接口;服务层,SOA里有基层服务、原子服务和组合服务,在微博我们只有原子服务和组合服务。原子服务不依赖于任何其他服务,组合服务由几个原子服务和自己的业务逻辑构建而成 ,资源层负责海量数据的存储(后面例子会详细讲)。技 术框架解决 独立于 业务 的海量高并发场景下的技术难题,由众多的技术组件共同构建而成 。在接口层,微博使用JERSY框架,帮助你做参数的解析,参数的验证,序列化和反序列化;资源层,主要是缓存、DB相关的各类组件,比如Cache组件和对象库组件。监 控平台和服 务 治理 , 完成系统服务的像素级监控,对分布式系统做提前诊断、预警以及治理。包含了SLA规则的制定、服务监控、服务调用链监控、流量监控、错误异常监控、线上灰度发布上线系统、线上扩容缩容调度系统等。 下面我们讲一下常见的设计原则。 第一个,首先是系统架构三个利器: 一个, 我 们 RPC 服 务组 件 (这里不讲了), 第二个,我们 消息中 间 件 。消息中间件起的作用:可以把两个模块之间的交互异步化,其次可以把不均匀请求流量输出为匀速的输出流量,所以说消息中间件 异步化 解耦 和流量削峰的利器。 第三个是配置管理,它是 代码级灰度发布以及 保障系统降级的利器。 第二个 , 无状态 , 接口 层 最重要的就是无状 态。我们在电商网站购物,在这个过程中很多情况下是有状态的,比如我浏览了哪些商品,为什么大家又常说接口层是无状态的,其实我们把状态从接口层剥离到了数据层。像用户在电商网站购物,选了几件商品,到了哪一步,接口无状态后,状态要么放在缓存中,要么放在数据库中, 其 实 它并不是没有状 态 , 只是在 这 个 过 程中我 们 要把一些有状 态 的 东 西抽离出来 到了数据层。 第三个, 数据 层 比服 务层 更需要 设计,这是一条非常重要的经验。对于服务层来说,可以拿PHP写,明天你可以拿JAVA来写,但是如果你的数据结构开始设计不合理,将来数据结构的改变会花费你数倍的代价,老的数据格式向新的数据格式迁移会让你痛不欲生,既有工作量上的,又有数据迁移跨越的时间周期,有一些甚至需要半年以上。 第四,物理结构与逻辑结构的映射,上一张图看到两个维度切成十二个区间,每个区间代表一个技术领域,这个可以看做我们的逻辑结构。另外,不论后台还是应用层的开发团队,一般都会分几个垂直的业务组加上一个基础技术架构组,这就是从物理组织架构到逻辑的技术架构的完美的映射,精细化团队分工,有利于提高沟通协作的效率 。 第五, www .sanhao.com 的访问过程,我们这个架构图里没有涉及到的,举个例子,比如当你在浏览器输入www.sanhao网址的时候,这个请求在接口层之前发生了什么?首先会查看你本机DNS以及DNS服务,查找域名对应的IP地址,然后发送HTTP请求过去。这个请求首先会到前端的VIP地址(公网服务IP地址),VIP之后还要经过负载均衡器(Nginx服务器),之后才到你的应用接口层。在接口层之前发生了这么多事,可能有用户报一个问题的时候,你通过在接口层查日志根本发现不了问题,原因就是问题可能发生在到达接口层之前了。 第六,我们说分布式系统,它最终的瓶颈会落在哪里呢?前端时间有一个网友跟我讨论的时候,说他们的系统遇到了一个瓶颈, 查遍了CPU,内存,网络,存储,都没有问题。我说你再查一遍,因为最终你不论用上千台服务器还是上万台服务器,最终系统出瓶颈的一定会落在某一台机(可能是叶子节点也可能是核心的节点),一定落在CPU、内存、存储和网络上,最后查出来问题出在一台服务器的网卡带宽上。微博多级双机房缓存架构 接下来我们看一下微博的Feed多级缓存。我们做业务的时候,经常很少做业务分析,技术大会上的分享又都偏向技术架构。其实大家更多的日常工作是需要花费更多时间在业务优化上。这张图是统计微博的信息流前几页的访问比例,像前三页占了97%,在做缓存设计的时候,我们最多只存最近的M条数据。 这里强调的就是做系统设计 要基于用 户 的 场 景 , 越细致越好 。举了一个例子,大家都会用电商,电商在双十一会做全国范围内的活动,他们做设计的时候也会考虑场景的,一个就是购物车,我曾经跟相关开发讨论过,购物车是在双十一之前用户的访问量非常大,就是不停地往里加商品。在真正到双十一那天他不会往购物车加东西了,但是他会频繁的浏览购物车。针对这个场景,活动之前重点设计优化购物车的写场景, 活动开始后优化购物车的读场景。 你看到的微博是由哪些部分聚合而成的呢?最右边的是Feed,就是微博所有关注的人,他们的微博所组成的。微博我们会按照时间顺序把所有关注人的顺序做一个排序。随着业务的发展,除了跟时间序相关的微博还有非时间序的微博,就是会有广告的要求,增加一些广告,还有粉丝头条,就是拿钱买的,热门微博,都会插在其中。分发控制,就是说和一些推荐相关的,我推荐一些相关的好友的微博,我推荐一些你可能没有读过的微博,我推荐一些其他类型的微博。 当然对非时序的微博和分发控制微博,实际会起多个并行的程序来读取,最后同步做统一的聚合。这里稍微分享一下, 从SNS社交领域来看,国内现在做的比较好的三个信息流: 微博 是 基于弱关系的媒体信息流 ; 朋友圈是基于 强 关系的信息流 ; 另外一个做的比 较 好的就是今日 头 条 , 它并不是基于关系来构建信息流 , 而是基于 兴趣和相关性的个性化推荐 信息流 。 信息流的聚合,体现在很多很多的产品之中,除了SNS,电商里也有信息流的聚合的影子。比如搜索一个商品后出来的列表页,它的信息流基本由几部分组成:第一,打广告的;第二个,做一些推荐,热门的商品,其次,才是关键字相关的搜索结果。 信息流 开始的时候 很 简单 , 但是到后期会 发现 , 你的 这 个流 如何做控制分发 , 非常复杂, 微博在最近一两年一直在做 这样 的工作。刚才我们是从业务上分析,那么技术上怎么解决高并发,高性能的问题?微博访问量很大的时候,底层存储是用MySQL数据库,当然也会有其他的。对于查询请求量大的时候,大家知道一定有缓存,可以复用可重用的计算结果。可以看到,发一条微博,我有很多粉丝,他们都会来看我发的内容,所以 微博是最适合使用 缓 存 的系统,微博的读写比例基本在几十比一。微博使用了 双 层缓 存,上面是L1,每个L1上都是一组(包含4-6台机器),左边的框相当于一个机房,右边又是一个机房。在这个系统中L1缓存所起的作用是什么? 首先,L1 缓 存增加整个系 统 的 QPS, 其次 以低成本灵活扩容的方式 增加 系统 的 带宽 。想象一个极端场景,只有一篇博文,但是它的访问量无限增长,其实我们不需要影响L2缓存,因为它的内容存储的量小,但它就是访问量大。这种场景下,你就需要使用L1来扩容提升QPS和带宽瓶颈。另外一个场景,就是L2级缓存发生作用,比如我有一千万个用户,去访问的是一百万个用户的微博 ,这个时候,他不只是说你的吞吐量和访问带宽,就是你要缓存的博文的内容也很多了,这个时候你要考虑缓存的容量, 第二 级缓 存更多的是从容量上来 规划,保证请求以较小的比例 穿透到 后端的 数据 库 中 ,根据你的用户模型你可以估出来,到底有百分之多少的请求不能穿透到DB, 评估这个容量之后,才能更好的评估DB需要多少库,需要承担多大的访问的压力。另外,我们看双机房的话,左边一个,右边一个。 两个机房是互 为 主 备 , 或者互 为热备 。如果两个用户在不同地域,他们访问两个不同机房的时候,假设用户从IDC1过来,因为就近原理,他会访问L1,没有的话才会跑到Master,当在IDC1没找到的时候才会跑到IDC2来找。同时有用户从IDC2访问,也会有请求从L1和Master返回或者到IDC1去查找。 IDC1 和 IDC2 ,两个机房都有全量的用户数据,同时在线提供服务,但是缓存查询又遵循最近访问原理。还有哪些多级缓存的例子呢?CDN是典型的多级缓存。CDN在国内各个地区做了很多节点,比如在杭州市部署一个节点时,在机房里肯定不止一台机器,那么对于一个地区来说,只有几台服务器到源站回源,其他节点都到这几台服务器回源即可,这么看CDN至少也有两级。Local Cache+ 分布式 缓 存,这也是常见的一种策略。有一种场景,分布式缓存并不适用, 比如 单 点 资 源 的爆发性峰值流量,这个时候使用Local Cache + 分布式缓存,Local Cache 在 应用 服 务 器 上用很小的 内存资源 挡住少量的 极端峰值流量,长尾的流量仍然访问分布式缓存,这样的Hybrid缓存架构通过复用众多的应用服务器节点,降低了系统的整体成本。 我们来看一下 Feed 的存 储 架构,微博的博文主要存在MySQL中。首先来看内容表,这个比较简单,每条内容一个索引,每天建一张表,其次看索引表,一共建了两级索引。首先想象一下用户场景,大部分用户刷微博的时候,看的是他关注所有人的微博,然后按时间来排序。仔细分析发现在这个场景下, 跟一个用户的自己的相关性很小了。所以在一级索引的时候会先根据关注的用户,取他们的前条微博ID,然后聚合排序。我们在做哈希(分库分表)的时候,同时考虑了按照UID哈希和按照时间维度。很业务和时间相关性很高的,今天的热点新闻,明天就没热度了,数据的冷热非常明显,这种场景就需要按照时间维度做分表,首先冷热数据做了分离(可以对冷热数据采用不同的存储方案来降低成本),其次, 很容止控制我数据库表的爆炸。像微博如果只按照用户维度区分,那么这个用户所有数据都在一张表里,这张表就是无限增长的,时间长了查询会越来越慢。二级索引,是我们里面一个比较特殊的场景,就是我要快速找到这个人所要发布的某一时段的微博时,通过二级索引快速定位。 分布式服务追踪系统 分布式追踪服务系统,当系统到千万级以后的时候,越来越庞杂,所解决的问题更偏向稳定性,性能和监控。刚才说用户只要有一个请求过来,你可以依赖你的服务RPC1、RPC2,你会发现RPC2又依赖RPC3、RPC4。分布式服务的时候一个痛点,就是说一个请求从用户过来之后,在后台不同的机器之间不停的调用并返回。 当你发现一个问题的时候,这些日志落在不同的机器上,你也不知道问题到底出在哪儿,各个服务之间互相隔离,互相之间没有建立关联。所以导致排查问题基本没有任何手段,就是出了问题没法儿解决。 我们要解决的问题,我们刚才说日志互相隔离,我们就要把它建立联系。建立联系我们就有一个请求ID,然后结合RPC框架, 服务治理功能。假设请求从客户端过来,其中包含一个ID 101,到服务A时仍然带有ID 101,然后调用RPC1的时候也会标识这是101 ,所以需要 一个唯一的 请求 ID 标识 递归迭代的传递到每一个 相关 节点。第二个,你做的时候,你不能说每个地方都加,对业务系统来说需要一个框架来完成这个工作, 这 个框架要 对业务 系 统 是最低侵入原 则 , 用 JAVA 的 话 就可以用 AOP,要做到零侵入的原则,就是对所有相关的中间件打点,从接口层组件(HTTP Client、HTTP Server)至到服务层组件(RPC Client、RPC Server),还有数据访问中间件的,这样业务系统只需要少量的配置信息就可以实现全链路监控 。为什么要用日志?服务化以后,每个服务可以用不同的开发语言, 考虑多种开发语言的兼容性 , 内部定 义标 准化的日志 是唯一且有效的办法。最后,如何构建基于GPS导航的路况监控?我们刚才讲分布式服务追踪。分布式服务追踪能解决的问题, 如果 单一用 户发现问题 后 , 可以通 过请 求 ID 快速找到 发 生 问题 的 节 点在什么,但是并没有解决如何发现问题。我们看现实中比较容易理解的道路监控,每辆车有GPS定位,我想看北京哪儿拥堵的时候,怎么做? 第一个 , 你肯定要知道每个 车 在什么位置,它走到哪儿了。其实可以说每个车上只要有一个标识,加上每一次流动的信息,就可以看到每个车流的位置和方向。 其次如何做 监 控和 报 警,我们怎么能了解道路的流量状况和负载,并及时报警。我们要定义这条街道多宽多高,单位时间可以通行多少辆车,这就是道路的容量。有了道路容量,再有道路的实时流量,我们就可以基于实习路况做预警? 对应于 分布式系 统 的话如何构建? 第一 , 你要 定义 每个服 务节 点它的 SLA A 是多少 ?SLA可以从系统的CPU占用率、内存占用率、磁盘占用率、QPS请求数等来定义,相当于定义系统的容量。 第二个 , 统计 线 上 动态 的流量,你要知道服务的平均QPS、最低QPS和最大QPS,有了流量和容量,就可以对系统做全面的监控和报警。 刚才讲的是理论,实际情况肯定比这个复杂。微博在春节的时候做许多活动,必须保障系统稳定,理论上你只要定义容量和流量就可以。但实际远远不行,为什么?有技术的因素,有人为的因素,因为不同的开发定义的流量和容量指标有主观性,很难全局量化标准,所以真正流量来了以后,你预先评估的系统瓶颈往往不正确。实际中我们在春节前主要采取了三个措施:第一,最简单的就是有降 级 的 预 案,流量超过系统容量后,先把哪些功能砍掉,需要有明确的优先级 。第二个, 线上全链路压测,就是把现在的流量放大到我们平常流量的五倍甚至十倍(比如下线一半的服务器,缩容而不是扩容),看看系统瓶颈最先发生在哪里。我们之前有一些例子,推测系统数据库会先出现瓶颈,但是实测发现是前端的程序先遇到瓶颈。第三,搭建在线 Docker 集群 , 所有业务共享备用的 Docker集群资源,这样可以极大的避免每个业务都预留资源,但是实际上流量没有增长造成的浪费。 总结 接下来说的是如何不停的学习和提升,这里以Java语言为例,首先, 一定要 理解 JAVA;第二步,JAVA完了以后,一定要 理 解 JVM;其次,还要 理解 操作系统;再次还是要了解一下 Design Pattern,这将告诉你怎么把过去的经验抽象沉淀供将来借鉴;还要学习 TCP/IP、 分布式系 统、数据结构和算法。

hiekay 2019-12-02 01:39:25 0 浏览量 回答数 0

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92题 一般来说,建立INDEX有以下益处:提高查询效率;建立唯一索引以保证数据的唯一性;设计INDEX避免排序。 缺点,INDEX的维护有以下开销:叶节点的‘分裂’消耗;INSERT、DELETE和UPDATE操作在INDEX上的维护开销;有存储要求;其他日常维护的消耗:对恢复的影响,重组的影响。 需要建立索引的情况:为了建立分区数据库的PATITION INDEX必须建立; 为了保证数据约束性需要而建立的INDEX必须建立; 为了提高查询效率,则考虑建立(是否建立要考虑相关性能及维护开销); 考虑在使用UNION,DISTINCT,GROUP BY,ORDER BY等字句的列上加索引。 91题 作用:加快查询速度。原则:(1) 如果某属性或属性组经常出现在查询条件中,考虑为该属性或属性组建立索引;(2) 如果某个属性常作为最大值和最小值等聚集函数的参数,考虑为该属性建立索引;(3) 如果某属性经常出现在连接操作的连接条件中,考虑为该属性或属性组建立索引。 90题 快照Snapshot是一个文件系统在特定时间里的镜像,对于在线实时数据备份非常有用。快照对于拥有不能停止的应用或具有常打开文件的文件系统的备份非常重要。对于只能提供一个非常短的备份时间而言,快照能保证系统的完整性。 89题 游标用于定位结果集的行,通过判断全局变量@@FETCH_STATUS可以判断是否到了最后,通常此变量不等于0表示出错或到了最后。 88题 事前触发器运行于触发事件发生之前,而事后触发器运行于触发事件发生之后。通常事前触发器可以获取事件之前和新的字段值。语句级触发器可以在语句执行前或后执行,而行级触发在触发器所影响的每一行触发一次。 87题 MySQL可以使用多个字段同时建立一个索引,叫做联合索引。在联合索引中,如果想要命中索引,需要按照建立索引时的字段顺序挨个使用,否则无法命中索引。具体原因为:MySQL使用索引时需要索引有序,假设现在建立了"name,age,school"的联合索引,那么索引的排序为: 先按照name排序,如果name相同,则按照age排序,如果age的值也相等,则按照school进行排序。因此在建立联合索引的时候应该注意索引列的顺序,一般情况下,将查询需求频繁或者字段选择性高的列放在前面。此外可以根据特例的查询或者表结构进行单独的调整。 86题 建立索引的时候一般要考虑到字段的使用频率,经常作为条件进行查询的字段比较适合。如果需要建立联合索引的话,还需要考虑联合索引中的顺序。此外也要考虑其他方面,比如防止过多的所有对表造成太大的压力。这些都和实际的表结构以及查询方式有关。 85题 存储过程是一组Transact-SQL语句,在一次编译后可以执行多次。因为不必重新编译Transact-SQL语句,所以执行存储过程可以提高性能。触发器是一种特殊类型的存储过程,不由用户直接调用。创建触发器时会对其进行定义,以便在对特定表或列作特定类型的数据修改时执行。 84题 存储过程是用户定义的一系列SQL语句的集合,涉及特定表或其它对象的任务,用户可以调用存储过程,而函数通常是数据库已定义的方法,它接收参数并返回某种类型的值并且不涉及特定用户表。 83题 减少表连接,减少复杂 SQL,拆分成简单SQL。减少排序:非必要不排序,利用索引排序,减少参与排序的记录数。尽量避免 select *。尽量用 join 代替子查询。尽量少使用 or,使用 in 或者 union(union all) 代替。尽量用 union all 代替 union。尽量早的将无用数据过滤:选择更优的索引,先分页再Join…。避免类型转换:索引失效。优先优化高并发的 SQL,而不是执行频率低某些“大”SQL。从全局出发优化,而不是片面调整。尽可能对每一条SQL进行 explain。 82题 如果条件中有or,即使其中有条件带索引也不会使用(要想使用or,又想让索引生效,只能将or条件中的每个列都加上索引)。对于多列索引,不是使用的第一部分,则不会使用索引。like查询是以%开头。如果列类型是字符串,那一定要在条件中将数据使用引号引用起来,否则不使用索引。如果mysql估计使用全表扫描要比使用索引快,则不使用索引。例如,使用<>、not in 、not exist,对于这三种情况大多数情况下认为结果集很大,MySQL就有可能不使用索引。 81题 主键不能重复,不能为空,唯一键不能重复,可以为空。建立主键的目的是让外键来引用。一个表最多只有一个主键,但可以有很多唯一键。 80题 空值('')是不占用空间的,判断空字符用=''或者<>''来进行处理。NULL值是未知的,且占用空间,不走索引;判断 NULL 用 IS NULL 或者 is not null ,SQL 语句函数中可以使用 ifnull ()函数来进行处理。无法比较 NULL 和 0;它们是不等价的。无法使用比较运算符来测试 NULL 值,比如 =, <, 或者 <>。NULL 值可以使用 <=> 符号进行比较,该符号与等号作用相似,但对NULL有意义。进行 count ()统计某列的记录数的时候,如果采用的 NULL 值,会被系统自动忽略掉,但是空值是统计到其中。 79题 HEAP表是访问数据速度最快的MySQL表,他使用保存在内存中的散列索引。一旦服务器重启,所有heap表数据丢失。BLOB或TEXT字段是不允许的。只能使用比较运算符=,<,>,=>,= <。HEAP表不支持AUTO_INCREMENT。索引不可为NULL。 78题 如果想输入字符为十六进制数字,可以输入带有单引号的十六进制数字和前缀(X),或者只用(Ox)前缀输入十六进制数字。如果表达式上下文是字符串,则十六进制数字串将自动转换为字符串。 77题 Mysql服务器通过权限表来控制用户对数据库的访问,权限表存放在mysql数据库里,由mysql_install_db脚本初始化。这些权限表分别user,db,table_priv,columns_priv和host。 76题 在缺省模式下,MYSQL是autocommit模式的,所有的数据库更新操作都会即时提交,所以在缺省情况下,mysql是不支持事务的。但是如果你的MYSQL表类型是使用InnoDB Tables 或 BDB tables的话,你的MYSQL就可以使用事务处理,使用SET AUTOCOMMIT=0就可以使MYSQL允许在非autocommit模式,在非autocommit模式下,你必须使用COMMIT来提交你的更改,或者用ROLLBACK来回滚你的更改。 75题 它会停止递增,任何进一步的插入都将产生错误,因为密钥已被使用。 74题 创建索引的时候尽量使用唯一性大的列来创建索引,由于使用b+tree做为索引,以innodb为例,一个树节点的大小由“innodb_page_size”,为了减少树的高度,同时让一个节点能存放更多的值,索引列尽量在整数类型上创建,如果必须使用字符类型,也应该使用长度较少的字符类型。 73题 当MySQL单表记录数过大时,数据库的CRUD性能会明显下降,一些常见的优化措施如下: 限定数据的范围: 务必禁止不带任何限制数据范围条件的查询语句。比如:我们当用户在查询订单历史的时候,我们可以控制在一个月的范围内。读/写分离: 经典的数据库拆分方案,主库负责写,从库负责读。垂直分区: 根据数据库里面数据表的相关性进行拆分。简单来说垂直拆分是指数据表列的拆分,把一张列比较多的表拆分为多张表。水平分区: 保持数据表结构不变,通过某种策略存储数据分片。这样每一片数据分散到不同的表或者库中,达到了分布式的目的。水平拆分可以支撑非常大的数据量。 72题 乐观锁失败后会抛出ObjectOptimisticLockingFailureException,那么我们就针对这块考虑一下重试,自定义一个注解,用于做切面。针对注解进行切面,设置最大重试次数n,然后超过n次后就不再重试。 71题 一致性非锁定读讲的是一条记录被加了X锁其他事务仍然可以读而不被阻塞,是通过innodb的行多版本实现的,行多版本并不是实际存储多个版本记录而是通过undo实现(undo日志用来记录数据修改前的版本,回滚时会用到,用来保证事务的原子性)。一致性锁定读讲的是我可以通过SELECT语句显式地给一条记录加X锁从而保证特定应用场景下的数据一致性。 70题 数据库引擎:尤其是mysql数据库只有是InnoDB引擎的时候事物才能生效。 show engines 查看数据库默认引擎;SHOW TABLE STATUS from 数据库名字 where Name='表名' 如下;SHOW TABLE STATUS from rrz where Name='rrz_cust';修改表的引擎alter table table_name engine=innodb。 69题 如果是等值查询,那么哈希索引明显有绝对优势,因为只需要经过一次算法即可找到相应的键值;当然了,这个前提是,键值都是唯一的。如果键值不是唯一的,就需要先找到该键所在位置,然后再根据链表往后扫描,直到找到相应的数据;如果是范围查询检索,这时候哈希索引就毫无用武之地了,因为原先是有序的键值,经过哈希算法后,有可能变成不连续的了,就没办法再利用索引完成范围查询检索;同理,哈希索引也没办法利用索引完成排序,以及like ‘xxx%’ 这样的部分模糊查询(这种部分模糊查询,其实本质上也是范围查询);哈希索引也不支持多列联合索引的最左匹配规则;B+树索引的关键字检索效率比较平均,不像B树那样波动幅度大,在有大量重复键值情况下,哈希索引的效率也是极低的,因为存在所谓的哈希碰撞问题。 68题 decimal精度比float高,数据处理比float简单,一般优先考虑,但float存储的数据范围大,所以范围大的数据就只能用它了,但要注意一些处理细节,因为不精确可能会与自己想的不一致,也常有关于float 出错的问题。 67题 datetime、timestamp精确度都是秒,datetime与时区无关,存储的范围广(1001-9999),timestamp与时区有关,存储的范围小(1970-2038)。 66题 Char使用固定长度的空间进行存储,char(4)存储4个字符,根据编码方式的不同占用不同的字节,gbk编码方式,不论是中文还是英文,每个字符占用2个字节的空间,utf8编码方式,每个字符占用3个字节的空间。Varchar保存可变长度的字符串,使用额外的一个或两个字节存储字符串长度,varchar(10),除了需要存储10个字符,还需要1个字节存储长度信息(10),超过255的长度需要2个字节来存储。char和varchar后面如果有空格,char会自动去掉空格后存储,varchar虽然不会去掉空格,但在进行字符串比较时,会去掉空格进行比较。Varbinary保存变长的字符串,后面不会补\0。 65题 首先分析语句,看看是否load了额外的数据,可能是查询了多余的行并且抛弃掉了,可能是加载了许多结果中并不需要的列,对语句进行分析以及重写。分析语句的执行计划,然后获得其使用索引的情况,之后修改语句或者修改索引,使得语句可以尽可能的命中索引。如果对语句的优化已经无法进行,可以考虑表中的数据量是否太大,如果是的话可以进行横向或者纵向的分表。 64题 建立索引的时候一般要考虑到字段的使用频率,经常作为条件进行查询的字段比较适合。如果需要建立联合索引的话,还需要考虑联合索引中的顺序。此外也要考虑其他方面,比如防止过多的所有对表造成太大的压力。这些都和实际的表结构以及查询方式有关。 63题 存储过程是一些预编译的SQL语句。1、更加直白的理解:存储过程可以说是一个记录集,它是由一些T-SQL语句组成的代码块,这些T-SQL语句代码像一个方法一样实现一些功能(对单表或多表的增删改查),然后再给这个代码块取一个名字,在用到这个功能的时候调用他就行了。2、存储过程是一个预编译的代码块,执行效率比较高,一个存储过程替代大量T_SQL语句 ,可以降低网络通信量,提高通信速率,可以一定程度上确保数据安全。 62题 密码散列、盐、用户身份证号等固定长度的字符串应该使用char而不是varchar来存储,这样可以节省空间且提高检索效率。 61题 推荐使用自增ID,不要使用UUID。因为在InnoDB存储引擎中,主键索引是作为聚簇索引存在的,也就是说,主键索引的B+树叶子节点上存储了主键索引以及全部的数据(按照顺序),如果主键索引是自增ID,那么只需要不断向后排列即可,如果是UUID,由于到来的ID与原来的大小不确定,会造成非常多的数据插入,数据移动,然后导致产生很多的内存碎片,进而造成插入性能的下降。总之,在数据量大一些的情况下,用自增主键性能会好一些。 60题 char是一个定长字段,假如申请了char(10)的空间,那么无论实际存储多少内容。该字段都占用10个字符,而varchar是变长的,也就是说申请的只是最大长度,占用的空间为实际字符长度+1,最后一个字符存储使用了多长的空间。在检索效率上来讲,char > varchar,因此在使用中,如果确定某个字段的值的长度,可以使用char,否则应该尽量使用varchar。例如存储用户MD5加密后的密码,则应该使用char。 59题 一. read uncommitted(读取未提交数据) 即便是事务没有commit,但是我们仍然能读到未提交的数据,这是所有隔离级别中最低的一种。 二. read committed(可以读取其他事务提交的数据)---大多数数据库默认的隔离级别 当前会话只能读取到其他事务提交的数据,未提交的数据读不到。 三. repeatable read(可重读)---MySQL默认的隔离级别 当前会话可以重复读,就是每次读取的结果集都相同,而不管其他事务有没有提交。 四. serializable(串行化) 其他会话对该表的写操作将被挂起。可以看到,这是隔离级别中最严格的,但是这样做势必对性能造成影响。所以在实际的选用上,我们要根据当前具体的情况选用合适的。 58题 B+树的高度一般为2-4层,所以查找记录时最多只需要2-4次IO,相对二叉平衡树已经大大降低了。范围查找时,能通过叶子节点的指针获取数据。例如查找大于等于3的数据,当在叶子节点中查到3时,通过3的尾指针便能获取所有数据,而不需要再像二叉树一样再获取到3的父节点。 57题 因为事务在修改页时,要先记 undo,在记 undo 之前要记 undo 的 redo, 然后修改数据页,再记数据页修改的 redo。 Redo(里面包括 undo 的修改) 一定要比数据页先持久化到磁盘。 当事务需要回滚时,因为有 undo,可以把数据页回滚到前镜像的状态,崩溃恢复时,如果 redo log 中事务没有对应的 commit 记录,那么需要用 undo把该事务的修改回滚到事务开始之前。 如果有 commit 记录,就用 redo 前滚到该事务完成时并提交掉。 56题 redo log是物理日志,记录的是"在某个数据页上做了什么修改"。 binlog是逻辑日志,记录的是这个语句的原始逻辑,比如"给ID=2这一行的c字段加1"。 redo log是InnoDB引擎特有的;binlog是MySQL的Server层实现的,所有引擎都可以使用。 redo log是循环写的,空间固定会用完:binlog 是可以追加写入的。"追加写"是指binlog文件写到一定大小后会切换到下一个,并不会覆盖以前的日志。 最开始 MySQL 里并没有 InnoDB 引擎,MySQL 自带的引擎是 MyISAM,但是 MyISAM 没有 crash-safe 的能力,binlog日志只能用于归档。而InnoDB 是另一个公司以插件形式引入 MySQL 的,既然只依靠 binlog 是没有 crash-safe 能力的,所以 InnoDB 使用另外一套日志系统,也就是 redo log 来实现 crash-safe 能力。 55题 重做日志(redo log)      作用:确保事务的持久性,防止在发生故障,脏页未写入磁盘。重启数据库会进行redo log执行重做,达到事务一致性。 回滚日志(undo log)  作用:保证数据的原子性,保存了事务发生之前的数据的一个版本,可以用于回滚,同时可以提供多版本并发控制下的读(MVCC),也即非锁定读。 二进 制日志(binlog)    作用:用于主从复制,实现主从同步;用于数据库的基于时间点的还原。 错误日志(errorlog) 作用:Mysql本身启动,停止,运行期间发生的错误信息。 慢查询日志(slow query log)  作用:记录执行时间过长的sql,时间阈值可以配置,只记录执行成功。 一般查询日志(general log)    作用:记录数据库的操作明细,默认关闭,开启后会降低数据库性能 。 中继日志(relay log) 作用:用于数据库主从同步,将主库发来的bin log保存在本地,然后从库进行回放。 54题 MySQL有三种锁的级别:页级、表级、行级。 表级锁:开销小,加锁快;不会出现死锁;锁定粒度大,发生锁冲突的概率最高,并发度最低。 行级锁:开销大,加锁慢;会出现死锁;锁定粒度最小,发生锁冲突的概率最低,并发度也最高。 页面锁:开销和加锁时间界于表锁和行锁之间;会出现死锁;锁定粒度界于表锁和行锁之间,并发度一般。 死锁: 是指两个或两个以上的进程在执行过程中。因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。 死锁的关键在于:两个(或以上)的Session加锁的顺序不一致。 那么对应的解决死锁问题的关键就是:让不同的session加锁有次序。死锁的解决办法:1.查出的线程杀死。2.设置锁的超时时间。3.指定获取锁的顺序。 53题 当多个用户并发地存取数据时,在数据库中就会产生多个事务同时存取同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会读取和存储不正确的数据,破坏数据库的一致性(脏读,不可重复读,幻读等),可能产生死锁。 乐观锁:乐观锁不是数据库自带的,需要我们自己去实现。 悲观锁:在进行每次操作时都要通过获取锁才能进行对相同数据的操作。 共享锁:加了共享锁的数据对象可以被其他事务读取,但不能修改。 排他锁:当数据对象被加上排它锁时,一个事务必须得到锁才能对该数据对象进行访问,一直到事务结束锁才被释放。 行锁:就是给某一条记录加上锁。 52题 Mysql是关系型数据库,MongoDB是非关系型数据库,数据存储结构的不同。 51题 关系型数据库优点:1.保持数据的一致性(事务处理)。 2.由于以标准化为前提,数据更新的开销很小。 3. 可以进行Join等复杂查询。 缺点:1、为了维护一致性所付出的巨大代价就是其读写性能比较差。 2、固定的表结构。 3、高并发读写需求。 4、海量数据的高效率读写。 非关系型数据库优点:1、无需经过sql层的解析,读写性能很高。 2、基于键值对,数据没有耦合性,容易扩展。 3、存储数据的格式:nosql的存储格式是key,value形式、文档形式、图片形式等等,文档形式、图片形式等等,而关系型数据库则只支持基础类型。 缺点:1、不提供sql支持,学习和使用成本较高。 2、无事务处理,附加功能bi和报表等支持也不好。 redis与mongoDB的区别: 性能:TPS方面redis要大于mongodb。 可操作性:mongodb支持丰富的数据表达,索引,redis较少的网络IO次数。 可用性:MongoDB优于Redis。 一致性:redis事务支持比较弱,mongoDB不支持事务。 数据分析:mongoDB内置了数据分析的功能(mapreduce)。 应用场景:redis数据量较小的更性能操作和运算上,MongoDB主要解决海量数据的访问效率问题。 50题 如果Redis被当做缓存使用,使用一致性哈希实现动态扩容缩容。如果Redis被当做一个持久化存储使用,必须使用固定的keys-to-nodes映射关系,节点的数量一旦确定不能变化。否则的话(即Redis节点需要动态变化的情况),必须使用可以在运行时进行数据再平衡的一套系统,而当前只有Redis集群可以做到这样。 49题 分区可以让Redis管理更大的内存,Redis将可以使用所有机器的内存。如果没有分区,你最多只能使用一台机器的内存。分区使Redis的计算能力通过简单地增加计算机得到成倍提升,Redis的网络带宽也会随着计算机和网卡的增加而成倍增长。 48题 除了缓存服务器自带的缓存失效策略之外(Redis默认的有6种策略可供选择),我们还可以根据具体的业务需求进行自定义的缓存淘汰,常见的策略有两种: 1.定时去清理过期的缓存; 2.当有用户请求过来时,再判断这个请求所用到的缓存是否过期,过期的话就去底层系统得到新数据并更新缓存。 两者各有优劣,第一种的缺点是维护大量缓存的key是比较麻烦的,第二种的缺点就是每次用户请求过来都要判断缓存失效,逻辑相对比较复杂!具体用哪种方案,可以根据应用场景来权衡。 47题 Redis提供了两种方式来作消息队列: 一个是使用生产者消费模式模式:会让一个或者多个客户端监听消息队列,一旦消息到达,消费者马上消费,谁先抢到算谁的,如果队列里没有消息,则消费者继续监听 。另一个就是发布订阅者模式:也是一个或多个客户端订阅消息频道,只要发布者发布消息,所有订阅者都能收到消息,订阅者都是平等的。 46题 Redis的数据结构列表(list)可以实现延时队列,可以通过队列和栈来实现。blpop/brpop来替换lpop/rpop,blpop/brpop阻塞读在队列没有数据的时候,会立即进入休眠状态,一旦数据到来,则立刻醒过来。Redis的有序集合(zset)可以用于实现延时队列,消息作为value,时间作为score。Zrem 命令用于移除有序集中的一个或多个成员,不存在的成员将被忽略。当 key 存在但不是有序集类型时,返回一个错误。 45题 1.热点数据缓存:因为Redis 访问速度块、支持的数据类型比较丰富。 2.限时业务:expire 命令设置 key 的生存时间,到时间后自动删除 key。 3.计数器:incrby 命令可以实现原子性的递增。 4.排行榜:借助 SortedSet 进行热点数据的排序。 5.分布式锁:利用 Redis 的 setnx 命令进行。 6.队列机制:有 list push 和 list pop 这样的命令。 44题 一致哈希 是一种特殊的哈希算法。在使用一致哈希算法后,哈希表槽位数(大小)的改变平均只需要对 K/n 个关键字重新映射,其中K是关键字的数量, n是槽位数量。然而在传统的哈希表中,添加或删除一个槽位的几乎需要对所有关键字进行重新映射。 43题 RDB的优点:适合做冷备份;读写服务影响小,reids可以保持高性能;重启和恢复redis进程,更加快速。RDB的缺点:宕机会丢失最近5分钟的数据;文件特别大时可能会暂停数毫秒,或者甚至数秒。 AOF的优点:每个一秒执行fsync操作,最多丢失1秒钟的数据;以append-only模式写入,没有任何磁盘寻址的开销;文件过大时,不会影响客户端读写;适合做灾难性的误删除的紧急恢复。AOF的缺点:AOF日志文件比RDB数据快照文件更大,支持写QPS比RDB支持的写QPS低;比RDB脆弱,容易有bug。 42题 对于Redis而言,命令的原子性指的是:一个操作的不可以再分,操作要么执行,要么不执行。Redis的操作之所以是原子性的,是因为Redis是单线程的。而在程序中执行多个Redis命令并非是原子性的,这也和普通数据库的表现是一样的,可以用incr或者使用Redis的事务,或者使用Redis+Lua的方式实现。对Redis来说,执行get、set以及eval等API,都是一个一个的任务,这些任务都会由Redis的线程去负责执行,任务要么执行成功,要么执行失败,这就是Redis的命令是原子性的原因。 41题 (1)twemproxy,使用方式简单(相对redis只需修改连接端口),对旧项目扩展的首选。(2)codis,目前用的最多的集群方案,基本和twemproxy一致的效果,但它支持在节点数改变情况下,旧节点数据可恢复到新hash节点。(3)redis cluster3.0自带的集群,特点在于他的分布式算法不是一致性hash,而是hash槽的概念,以及自身支持节点设置从节点。(4)在业务代码层实现,起几个毫无关联的redis实例,在代码层,对key进行hash计算,然后去对应的redis实例操作数据。这种方式对hash层代码要求比较高,考虑部分包括,节点失效后的代替算法方案,数据震荡后的自动脚本恢复,实例的监控,等等。 40题 (1) Master最好不要做任何持久化工作,如RDB内存快照和AOF日志文件 (2) 如果数据比较重要,某个Slave开启AOF备份数据,策略设置为每秒同步一次 (3) 为了主从复制的速度和连接的稳定性,Master和Slave最好在同一个局域网内 (4) 尽量避免在压力很大的主库上增加从库 (5) 主从复制不要用图状结构,用单向链表结构更为稳定,即:Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3...这样的结构方便解决单点故障问题,实现Slave对Master的替换。如果Master挂了,可以立刻启用Slave1做Master,其他不变。 39题 比如订单管理,热数据:3个月内的订单数据,查询实时性较高;温数据:3个月 ~ 12个月前的订单数据,查询频率不高;冷数据:1年前的订单数据,几乎不会查询,只有偶尔的查询需求。热数据使用mysql进行存储,需要分库分表;温数据可以存储在ES中,利用搜索引擎的特性基本上也可以做到比较快的查询;冷数据可以存放到Hive中。从存储形式来说,一般情况冷数据存储在磁带、光盘,热数据一般存放在SSD中,存取速度快,而温数据可以存放在7200转的硬盘。 38题 当访问量剧增、服务出现问题(如响应时间慢或不响应)或非核心服务影响到核心流程的性能时,仍然需要保证服务还是可用的,即使是有损服务。系统可以根据一些关键数据进行自动降级,也可以配置开关实现人工降级。降级的最终目的是保证核心服务可用,即使是有损的。而且有些服务是无法降级的(如加入购物车、结算)。 37题 分层架构设计,有一条准则:站点层、服务层要做到无数据无状态,这样才能任意的加节点水平扩展,数据和状态尽量存储到后端的数据存储服务,例如数据库服务或者缓存服务。显然进程内缓存违背了这一原则。 36题 更新数据的时候,根据数据的唯一标识,将操作路由之后,发送到一个 jvm 内部队列中。读取数据的时候,如果发现数据不在缓存中,那么将重新读取数据+更新缓存的操作,根据唯一标识路由之后,也发送同一个 jvm 内部队列中。一个队列对应一个工作线程,每个工作线程串行拿到对应的操作,然后一条一条的执行。 35题 redis分布式锁加锁过程:通过setnx向特定的key写入一个随机值,并同时设置失效时间,写值成功既加锁成功;redis分布式锁解锁过程:匹配随机值,删除redis上的特点key数据,要保证获取数据、判断一致以及删除数据三个操作是原子的,为保证原子性一般使用lua脚本实现;在此基础上进一步优化的话,考虑使用心跳检测对锁的有效期进行续期,同时基于redis的发布订阅优雅的实现阻塞式加锁。 34题 volatile-lru:当内存不足以容纳写入数据时,从已设置过期时间的数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰。 volatile-ttl:当内存不足以容纳写入数据时,从已设置过期时间的数据集中挑选将要过期的数据淘汰。 volatile-random:当内存不足以容纳写入数据时,从已设置过期时间的数据集中任意选择数据淘汰。 allkeys-lru:当内存不足以容纳写入数据时,从数据集中挑选最近最少使用的数据淘汰。 allkeys-random:当内存不足以容纳写入数据时,从数据集中任意选择数据淘汰。 noeviction:禁止驱逐数据,当内存使用达到阈值的时候,所有引起申请内存的命令会报错。 33题 定时过期:每个设置过期时间的key都需要创建一个定时器,到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据,对内存很友好;但是会占用大量的CPU资源去处理过期的数据,从而影响缓存的响应时间和吞吐量。 惰性过期:只有当访问一个key时,才会判断该key是否已过期,过期则清除。该策略可以最大化地节省CPU资源,却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期key没有再次被访问,从而不会被清除,占用大量内存。 定期过期:每隔一定的时间,会扫描一定数量的数据库的expires字典中一定数量的key,并清除其中已过期的key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时,可以在不同情况下使得CPU和内存资源达到最优的平衡效果。 32题 缓存击穿,一个存在的key,在缓存过期的一刻,同时有大量的请求,这些请求都会击穿到DB,造成瞬时DB请求量大、压力骤增。如何避免:在访问key之前,采用SETNX(set if not exists)来设置另一个短期key来锁住当前key的访问,访问结束再删除该短期key。 31题 缓存雪崩,是指在某一个时间段,缓存集中过期失效。大量的key设置了相同的过期时间,导致在缓存在同一时刻全部失效,造成瞬时DB请求量大、压力骤增,引起雪崩。而缓存服务器某个节点宕机或断网,对数据库服务器造成的压力是不可预知的,很有可能瞬间就把数据库压垮。如何避免:1.redis高可用,搭建redis集群。2.限流降级,在缓存失效后,通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。3.数据预热,在即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的key,设置不同的过期时间。 30题 缓存穿透,是指查询一个数据库一定不存在的数据。正常的使用缓存流程大致是,数据查询先进行缓存查询,如果key不存在或者key已经过期,再对数据库进行查询,并把查询到的对象,放进缓存。如果数据库查询对象为空,则不放进缓存。一些恶意的请求会故意查询不存在的 key,请求量很大,对数据库造成压力,甚至压垮数据库。 如何避免:1:对查询结果为空的情况也进行缓存,缓存时间设置短一点,或者该 key 对应的数据 insert 了之后清理缓存。2:对一定不存在的 key 进行过滤。可以把所有的可能存在的 key 放到一个大的 Bitmap 中,查询时通过该 bitmap 过滤。 29题 1.memcached 所有的值均是简单的字符串,redis 作为其替代者,支持更为丰富的数据类型。 2.redis 的速度比 memcached 快很多。 3.redis 可以持久化其数据。 4.Redis支持数据的备份,即master-slave模式的数据备份。 5.Redis采用VM机制。 6.value大小:redis最大可以达到1GB,而memcache只有1MB。 28题 Spring Boot 推荐使用 Java 配置而非 XML 配置,但是 Spring Boot 中也可以使用 XML 配置,通过spring提供的@ImportResource来加载xml配置。例如:@ImportResource({"classpath:some-context.xml","classpath:another-context.xml"}) 27题 Spring像一个大家族,有众多衍生产品例如Spring Boot,Spring Security等等,但他们的基础都是Spring的IOC和AOP,IOC提供了依赖注入的容器,而AOP解决了面向切面的编程,然后在此两者的基础上实现了其他衍生产品的高级功能。Spring MVC是基于Servlet的一个MVC框架,主要解决WEB开发的问题,因为 Spring的配置非常复杂,各种xml,properties处理起来比较繁琐。Spring Boot遵循约定优于配置,极大降低了Spring使用门槛,又有着Spring原本灵活强大的功能。总结:Spring MVC和Spring Boot都属于Spring,Spring MVC是基于Spring的一个MVC框架,而Spring Boot是基于Spring的一套快速开发整合包。 26题 YAML 是 "YAML Ain't a Markup Language"(YAML 不是一种标记语言)的递归缩写。YAML 的配置文件后缀为 .yml,是一种人类可读的数据序列化语言,可以简单表达清单、散列表,标量等数据形态。它通常用于配置文件,与属性文件相比,YAML文件就更加结构化,而且更少混淆。可以看出YAML具有分层配置数据。 25题 Spring Boot有3种热部署方式: 1.使用springloaded配置pom.xml文件,使用mvn spring-boot:run启动。 2.使用springloaded本地加载启动,配置jvm参数-javaagent:<jar包地址> -noverify。 3.使用devtools工具包,操作简单,但是每次需要重新部署。 用

游客ih62co2qqq5ww 2020-03-27 23:56:48 0 浏览量 回答数 0

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转自:阿飞的博客 一、数据库技术选型的思考维度 我们做选型的时候首先要问: 谁选型?是负责采购的同学、 DBA 还是业务研发? 如果选型的是采购的同学,他们更注重成本,包括存储方式、网络需求等。 如果选型的是 DBA 同学,他们关心的: ① 运维成本 首先是运维成本,包括监控告警是否完善、是否有备份恢复机制、升级和迁移的成本是否高、社区是否稳定、是否方便调优、排障是否简易等; ② 稳定性 其次,DBA会关注稳定性,包括是否支持数据多副本、服务高可用、多写多活等; ③ 性能 第三是性能,包括延迟、QPS 以及是否支持更高级的分级存储功能等; ④ 拓展性 第四是扩展性,如果业务的需求不确定,是否容易横向扩展和纵向扩容; ⑤ 安全 最后是安全,需要符合审计要求,不容易出现 SQL 注入或拖库情况。 ⑥ 其他 除了采购和 DBA之外,后台应用研发的同学同样会关注稳定性、性能、扩展性等问题,同时也非常关注数据库接口是否便于开发,是否便于修改数据库 schema 等问题。 接下来我们来看一下爱奇艺使用的数据库类型: MySQL,互联网业务必备系统; TiDB,爱奇艺的 TiDB 实践会有另外的具体介绍; Redis,KV 数据库,互联网公司标配; Couchbase,这个在爱奇艺用得比较多,但国内互联网公司用得比较少,接下来的部分会详细说明; 其他,比如 MongoDB、图数据库、自研 KV 数据库 HiKV 等; 大数据分析相关系统,比如 Hive、Impala 等等。 可以看到爱奇艺的数据库种类还是很多的,这会造成业务开发的同学可能不太清楚在他的业务场景下应该选用哪种数据库系统。 那么,我们先对这些数据库按照接口(SQL、NoSQL)和面向的业务场景(OLTP、OLAP)这两位维度进行一个简单非严谨的分类。 下图中,左上角是面向 OLTP、支持 SQL 的这样一类系统,例如 MySQL,一般支持事务不同的隔离级别, QPS 要求比较高,延时比较低,主要用于交易信息和关键数据的存储,比如订单、VIP 信息等。 左下角是 NoSQL 数据库,是一类针对特殊场景做优化的系统,schema 一般比较简单,吞吐量较高、延迟较低,一般用作缓存或者 KV 数据库。 整个右侧都是 OLAP 的大数据分析系统,包括 Clickhouse、Impala等,一般支持SQL、不支持事务,扩展性比较好,可以通过加机器增加数据的存储量,响应延迟较长。 还有一类数据库是比较中立的,在数据量比较小的时候性能比较好,在数据量较大或复杂查询的时候性能也不差,一般通过不同的存储引擎和查询引擎来满足不同的业务需求,我们把它叫做 HTAP,TiDB 就是这样一种数据库。 二、iQIYI对数据库的优化与完善 前面我们提到了很多种的数据库,那么接下来就和大家介绍一下在爱奇艺我们是怎么使用这些数据库的。 1、MySQL在爱奇艺的使用 ① MySQL 首先是 MySQL。MySQL 基本使用方式是 master-slave + 半同步,支持每周全备+每日增量备份。我们做了一些基本功能的增强,首先是增强了数据恢复工具 Xtrabackup 的性能。 之前遇到一个情况,我们有一个全量库是 300G 数据,增量库每天 70G 数据,总数据量 700G 左右。我们当时只需要恢复一个表的数据,但该工具不支持单表恢复,且整库恢复需要 5 个小时。 针对这个情况我们具体排查了原因,发现在数据恢复的过程中需要进行多次写盘的 IO 操作并且有很多串行操作,所以我们做了一些优化。例如删减过程中的一些写盘操作,减少落盘并将数据处理并行化,优化后整库恢复耗时减少到 100 分钟,而且可以直接恢复单表数据。 然后是适配 DDL 和 DML 工具到内部系统,gh-ostt 和 oak-online-alter-table 在数据量大的时候会造成 master-slave 延时,所以我们在使用工具的时候也增加了延时上的考虑,实时探测Master-Slave 库之间延时的情况,如果延时较大会暂停工具的使用,恢复到正常水平再继续。 ② MySQL高可用 第二是 MySQL 高可用。Master-slave 加上半同步这种高可用方式不太完善,所以我们参照了 MHA 并进行了改动,采用 master + agent 的方式。Agent 在每一个物理机上部署,可以监控这个物理机上的所有实例的状态,周期性地向 master 发送心跳,Master 会实时监测各个Agent的状态。 如果 MySQL故障,会启动 Binlog 补偿机制,并切换访问域名完成 failover。考虑到数据库跨机房跨地区部署的情况,MHA 的 master 我们也做了高可用设计,众多 master 会通过 raft 组成一个 raft group,类似 TiDB 的 PD 模块。目前 MySQL failover 策略支持三种方式:同机房、同地域跨机房以及跨地域。 ③ MySQL拓展能力 第三是提高MySQL扩展能力,以提供更大容量的数据存储。扩展方式有 SDK,例如开源的 ShardingSphere,在爱奇艺的使用也比较广泛。另外就是 Proxy,开源的就更多了。但是 SDK 和 Proxy 使用的问题是支持的 SQL 语句简单,扩容难度大,依赖较多且运维复杂,所以部分业务已经迁移至 TiDB。 ④ 审计 第四是审计。我们在 MySQL 上做了一个插件获取全量 SQL 操作,后端打到 Kafka,下游再接入包括 Clickhouse 等目标端进行 SQL 统计分析。除此之外还有安全策略,包括主动探索是否有 SQL 注入及是否存在拖库情况等,并触发对应的告警。 MySQL 审计插件最大的问题是如何降低对 MySQL 性能的影响,对此我们进行了一些测试,发现使用 General Log 对性能损耗较大,有 10%~20% 的降低。 于是我们通过接口来获取 MySQL 插件里的监控项,再把监控项放到 buffer 里边,用两级的 RingBuffer 来保证数据的写入不会有锁资源竞争。在这个插件里再启动一个线程,从 RingBuffer 里读取数据并把数据打包写到 FIFO 管道里。 我们在每台 MySQL 的物理机里再启动一个 Agent,从管道里阻塞地读取数据发至 Kafka。优化后我们再次进行压测,在每台机器上有 15 万的更新、删除或插入操作下不会丢失数据,性能损耗一般情况下小于 2%。 目前已经在公司内部的集群上线了一年时间,运行比较稳定,上线和下线对业务没有影响。 ⑤ 分级存储 第五是分级存储。MySQL 里会存一些过程性的数据,即只需要读写最近一段时间存入的数据,过段时间这些数据就不需要了,需要进行定时清理。 分级存储就是在 MySQL 之上又用了其他存储方式,例如 TiDB 或其他 TokuDB,两者之间可以进行数据自动搬迁和自动归档,同时前端通过 SDK + Proxy 来做统一的访问入口。这样一来,业务的开发同学只需要将数据存入 MySQL 里,读取时可能从后端接入的任意数据库读出。这种方式目前只是过渡使用,之后会根据 TiDB 的特性进行逐步迁移。 Redis在爱奇艺的使用 接下来是 Redis。Redis 也是使用 master - slave 这种方式,由于网络的复杂性我们对 Sentinel 的部署进行了一些特殊配置,在多机房的情况下每个机房配置一定数量 Sentinel 来避免脑裂。 备份恢复方面介绍一个我们的特殊场景,虽然 Redis 是一个缓存,但我们发现不少的业务同学会把它当做一个 KVDB 来使用,在某些情况下会造成数据的丢失。 所以我们做了一个 Redis 实时备份功能,启动一个进程伪装成 Redis 的 Slave 实时获取数据,再放到后端的 KV 存储里,例如 ScyllaDB,如果要恢复就可以从 ScyllaDB 里把数据拉出来。 我们在用 Redis 时最大的痛点就是它对网络的延迟或抖动非常敏感。如有抖动造成 Redis Master 超时,会由 Sentinel 重新选出一个新的节点成为 Master,再把该节点上的数据同步到所有 Slave 上,此过程中数据会放在 Master 节点的 Buffer 里,如果写入的 QPS 很高会造成 Buffer 满溢。如果 Buffer 满后 RDB 文件还没有拷贝过去,重建过程就会失败。 基于这种情况,我们对 Redis 告警做了自动化优化,如有大量 master - slave 重建失败,我们会动态调整一些参数,例如把 Buffer 临时调大等, 此外我们还做了 Redis 集群的自动扩缩容功能。 我们在做 Redis 开发时如果是 Java 语言都会用到 Jedis。用 Jedis 访问客户端分片的 Redis 集群,如果某个分片发生了故障或者 failover,Jedis 就会对所有后端的分片重建连接。如果某一分片发生问题,整个 Redis 的访问性能和 QPS 会大幅降低。针对这个情况我们优化了 Jedis,如果某个分片发生故障,就只针对这个分片进行重建。 在业务访问 Redis 时我们会对 Master 绑定一个读写域名,多个从库绑定读域名。但如果我们进行 Master failover,会将读写域名从某旧 Master 解绑,再绑定到新 Master 节点上。 DNS 本身有一个超时时间,所以数据库做完 failover 后业务程序里没有立刻获取到新的 Master 节点的 IP的话,有可能还会连到原来的机器上,造成访问失败。 我们的解决方法是把 DNS 的 TTL 缩短,但对 DNS 服务又会造成很大的压力,所以我们在 SDK 上提供 Redis 的名字服务 RNS,RNS 从 Sentinel 里获取集群的拓扑和拓扑的变化情况,如果集群 failover,Sentinel 会接到通知,客户端就可以通过 RNS 来获取新的 Master 节点的 IP 地址。我们去掉域名,通过 IP 地址来访问整个集群,屏蔽了 DNS 的超时,缩短了故障的恢复时间。 SDK 上还做了一些功能,例如 Load Balance 以及故障检测,比如某个节点延时较高的话会被临时熔断等。 客户端分片的方式会造成 Redis 的扩容非常痛苦,如果客户端已经进行了一定量的分片,之后再增加就会非常艰难。 Redis 在 3.0 版本后会提供 Redis Cluster,因为功能受限在爱奇艺应用的不是很多,例如不支持显示跨 DC 部署和访问,读写只在主库上等。 我们某些业务场景下会使用 Redis 集群,例如数据库访问只发生在本 DC,我们会在 DC 内部进行 Cluster 部署。 但有些业务在使用的过程中还是想做 failover,如果集群故障可以切换到其他集群。根据这种情况我们做了一个 Proxy,读写都通过它来进行。写入数据时 Proxy 会做一个旁路,把新增的数据写在 Kafka 里,后台启用同步程序再把 Kafka 里的数据同步到其他集群,但存在一些限制,比如我们没有做冲突检测,所以集群间数据需要业务的同学做单元化。线上环境的Redis Cluster 集群间场景跨 DC 同步 需要 50 毫秒左右的时间。 2、Couchbase在爱奇艺的使用 Redis 虽然提供 Cluster 这种部署方式,但存在一些问题。所以数据量较大的时候(经验是 160G),就不推荐 Redis 了,而是采用另一种存储方式 Couchbase。 Couchbase 在国内互联网公司用的比较少,一开始我们是把他当做一个 Memcached 来使用的,即纯粹的缓存系统。 但其实它性能还是比较强大的,是一个分布式高性能的 KV 系统,支持多种存储引擎 (bucket)。第一种是 Memcached bucket,使用方式和 Memcached 一样为 KV 存储,不支持数据持久化也没有数据副本,如果节点故障会丢失数据; 第二种是 Couchbase bucket,支持数据持久化,使用 Json 写入,有副本,我们一般会在线上配置两个副本,如果新加节点会对数据进行 rebalance,爱奇艺使用的一般是 Couchbase bucket 这种配置。 Couchbase 数据的分布如下图,数据写入时在客户端上会先进行一次哈希运算,运算完后会定位 Key 在哪一个 vBucket (相当于数据库里的某个分片)。之后客户端会根据 Cluster Map 发送信息至对应的服务端,客户端的 Cluster Map 保存的是 vBucket 和服务器的映射关系,在服务端数据迁移的过程中客户端的 Cluster Map 映射关系会动态更新,因此客户端对于服务端的 failover 操作不需要做特殊处理,但可能在 rebalance 过程中会有短暂的超时,导致的告警对业务影响不大。 Couchbase 在爱奇艺应用比较早,2012 年还没有 Redis Cluster 的时候就开始使用了。集群管理使用 erlang 语言开发,最大功能是进行集群间的复制,提供多种复制方式:单向、双向、星型、环式、链式等。 爱奇艺从最初的 1.8 版本使用到如今的 5.0 版本,正在调研的 6.0,中间也遇到了很多坑,例如 NTP 时间配置出错会导致崩溃,如果每个集群对外 XDCR 并发过高导致不稳定,同步方向变更会导致数据丢失等等,我们通过运维和一些外部工具来进行规避。 Couchbase 的集群是独立集群,集群间的数据同步通过 XDCR,我们一般配置为双向同步。对于业务来说,如果 Cluster 1 写入, Cluster 2 不写入,正常情况下客户端会写 Cluster 1。如果 Cluster 1 有故障,我们提供了一个 Java SDK,可以在配置中心把写入更改到 Cluster 2,把原来到 Cluster 1 的连接逐步断掉再与Cluster 2 新建连接。这种集群 failover 的过程对于客户端来说是相对透明和无感的。 3、爱奇艺自研数据库HiKV的使用 Couchbase 虽然性能非常高,并且数据的存储可以超过内存。但是,如果数据量超过内存 75% 这个阈值,性能就会下降地特别快。在爱奇艺,我们会把数据量控制在可用内存的范围之内,当做内存数据库使用。但是它的成本非常高,所以我们后面又开发了一个新的数据库—— HiKV。 开发 HiKV 的目的是为了把一些对性能要求没那么高的 Couchbase 应用迁移到 HiKV 上。HiKV 基于开源系统 ScyllaDB,主要使用了其分布式数据库的管理功能,增加了单机存储引擎 HiKV。 ScyllaDB 比较吸引人的是它宣称性能高于 Cassandra 十倍,又完全兼容 Cassandra 接口,设计基本一致,可以视为 C++ 版 Cassandra 系统。 ScyllaDB 性能的提升主要是使用了一些新的技术框架,例如 C++ 异步框架 seastar,主要原理是在j每台物理机的核上会 attach 一个应用线程,每个核上有自己独立的内存、网络、IO 资源,核与核之间没有数据共享但可以通信,其最大的好处是内存访问无锁,没有冲突过程。 当一个数据读或写到达 ScyllaDB 的 server 时,会按照哈希算法来判断请求的 Key 是否是该线程需要处理的,如果是则本线程处理,否则会转发到对应线程上去。 除此之外,它还支持多副本、多数据中心、多写多活,功能比较强大。 在爱奇艺,我们基于 SSD 做了一个 KV 存储引擎。Key 放在内存里,Value 放在盘上的文件里,我们在读和写文件时,只需要在内存索引里定位,再进行一次盘的 IO 开销就可以把数据读出来,相比 ScyllaDB 原本基于 LSM Tree 的存储引擎方式对 IO 的开销较少。 索引数据全部放在内存中,如果索引长度较长会限制单机可存储的数据量,于是我们通过开发定长的内存分布器,对于比较长的 Key 做摘要缩短长度至 20 字节,采用红黑树索引,限制每条记录在内存里的索引长度至为 64 字节。内存数据要定期做 checkpoint,客户端要做限流、熔断等。 HiKV 目前在爱奇艺应用范围比较大,截至目前已经替换了 30% 的 Couchbase,有效地降低了存储成本。 4、爱奇艺的数据库运维管理 爱奇艺数据库种类较多,如何高效地运维和管理这些数据库也是经历了不同的阶段。 最初我们通过 DBA 写脚本的方式管理,如果脚本出问题就找 DBA,导致了 DBA 特别忙碌。 第二个阶段我们考虑让大家自己去查问题的答案,于是在内部构建了一个私有云,通过 Web 的方式展示数据库运行状态,让业务的同学可以自己去申请集群,一些简单的操作也可以通过自服务平台实现,解放了 DBA。一些需要人工处理的大型运维操作经常会造成一些人为故障,敲错参数造成数据丢失等。 于是在第三个阶段我们把运维操作 Web 化,通过网页点击可以进行 90% 的操作。 第四个阶段让经验丰富的 DBA 把自身经验变成一些工具,比如有业务同学说 MySQL master-slave 延时了,DBA 会通过一系列操作排查问题。现在我们把这些操作串起来形成一套工具,出问题时业务的同学可以自己通过网页上的一键诊断工具去排查,自助进行处理。 除此之外我们还会定期做预警检查,对业务集群里潜在的问题进行预警报告;开发智能客服,回答问题;通过监控的数据对实例打标签,进行削峰填谷地智能调度,提高资源利用率。 三、不同场景下数据库选型建议 1、实用数据库选型树 最后来说一些具体数据库选型建议。这是 DBA 和业务一起,通过经验得出来的一些结论。 对于关系型数据库的选型来说,可以从数据量和扩展性两个维度考虑,再根据数据库有没有冷备、要不要使用 Toku 存储引擎,要不要使用 Proxy 等等进行抉择。 NoSQL 也是什么情况下使用 master-slave,什么情况下使用客户端分片、集群、Couchbase、HiKV 等,我们内部自服务平台上都有这个选型树信息。 2、一些思考 ① 需求 我们在选型时先思考需求,判断需求是否真实。 你可以从数据量、QPS、延时等方面考虑需求,但这些都是真实需求吗?是否可以通过其他方式把这个需求消耗掉,例如在数据量大的情况下可以先做数据编码或者压缩,数据量可能就降下来了。 不要把所有需求都推到数据库层面,它其实是一个兜底的系统。 ② 选择 第二个思考的点是对于某个数据库系统或是某个技术选型我们应该考虑什么?是因为热门吗?还是因为技术上比较先进?但是不是能真正地解决你的问题?如果你数据量不是很大的话就不需要选择可以存储大数据量的系统。 ③ 放弃 第三是放弃,当你放弃一个系统时真的是因为不好用吗?还是没有用好?放弃一个东西很难,但在放弃时最好有一个充分的理由,包括实测的结果。 ④ 自研 第四是自研,在需要自己开发数据库时可以参考和使用一些成熟的产品,但不要盲目自研。 ⑤ 开源 最后是开源,要有拥抱开源的态度。

茶什i 2019-12-27 14:17:56 0 浏览量 回答数 0

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元芳啊 2019-12-01 21:46:14 36113 浏览量 回答数 12

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樰篱 2019-12-01 21:22:07 1909 浏览量 回答数 2

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遍历一个 List 有哪些不同的方式?每种方法的实现原理是什么?Java 中 List 遍历的最佳实践是什么? 遍历方式有以下几种: for 循环遍历,基于计数器。在集合外部维护一个计数器,然后依次读取每一个位置的元素,当读取到最后一个元素后停止。 迭代器遍历,Iterator。Iterator 是面向对象的一个设计模式,目的是屏蔽不同数据集合的特点,统一遍历集合的接口。Java 在 Collections 中支持了 Iterator 模式。 foreach 循环遍历。foreach 内部也是采用了 Iterator 的方式实现,使用时不需要显式声明 Iterator 或计数器。优点是代码简洁,不易出错;缺点是只能做简单的遍历,不能在遍历过程中操作数据集合,例如删除、替换。 最佳实践:Java Collections 框架中提供了一个 RandomAccess 接口,用来标记 List 实现是否支持 Random Access。 如果一个数据集合实现了该接口,就意味着它支持 Random Access,按位置读取元素的平均时间复杂度为 O(1),如ArrayList。如果没有实现该接口,表示不支持 Random Access,如LinkedList。 推荐的做法就是,支持 Random Access 的列表可用 for 循环遍历,否则建议用 Iterator 或 foreach 遍历。 说一下 ArrayList 的优缺点 ArrayList的优点如下: ArrayList 底层以数组实现,是一种随机访问模式。ArrayList 实现了 RandomAccess 接口,因此查找的时候非常快。ArrayList 在顺序添加一个元素的时候非常方便。 ArrayList 的缺点如下: 删除元素的时候,需要做一次元素复制操作。如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能。插入元素的时候,也需要做一次元素复制操作,缺点同上。 ArrayList 比较适合顺序添加、随机访问的场景。 如何实现数组和 List 之间的转换? 数组转 List:使用 Arrays. asList(array) 进行转换。List 转数组:使用 List 自带的 toArray() 方法。 代码示例: ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么? 数据结构实现:ArrayList 是动态数组的数据结构实现,而 LinkedList 是双向链表的数据结构实现。随机访问效率:ArrayList 比 LinkedList 在随机访问的时候效率要高,因为 LinkedList 是线性的数据存储方式,所以需要移动指针从前往后依次查找。增加和删除效率:在非首尾的增加和删除操作,LinkedList 要比 ArrayList 效率要高,因为 ArrayList 增删操作要影响数组内的其他数据的下标。内存空间占用:LinkedList 比 ArrayList 更占内存,因为 LinkedList 的节点除了存储数据,还存储了两个引用,一个指向前一个元素,一个指向后一个元素。线程安全:ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的,也就是不保证线程安全; 综合来说,在需要频繁读取集合中的元素时,更推荐使用 ArrayList,而在插入和删除操作较多时,更推荐使用 LinkedList。 补充:数据结构基础之双向链表 双向链表也叫双链表,是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。 ArrayList 和 Vector 的区别是什么? 这两个类都实现了 List 接口(List 接口继承了 Collection 接口),他们都是有序集合 线程安全:Vector 使用了 Synchronized 来实现线程同步,是线程安全的,而 ArrayList 是非线程安全的。性能:ArrayList 在性能方面要优于 Vector。扩容:ArrayList 和 Vector 都会根据实际的需要动态的调整容量,只不过在 Vector 扩容每次会增加 1 倍,而 ArrayList 只会增加 50%。 Vector类的所有方法都是同步的。可以由两个线程安全地访问一个Vector对象、但是一个线程访问Vector的话代码要在同步操作上耗费大量的时间。 Arraylist不是同步的,所以在不需要保证线程安全时时建议使用Arraylist。 插入数据时,ArrayList、LinkedList、Vector谁速度较快?阐述 ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性? ArrayList、LinkedList、Vector 底层的实现都是使用数组方式存储数据。数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,它们都允许直接按序号索引元素,但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作,所以索引数据快而插入数据慢。 Vector 中的方法由于加了 synchronized 修饰,因此 Vector 是线程安全容器,但性能上较ArrayList差。 LinkedList 使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行前向或后向遍历,但插入数据时只需要记录当前项的前后项即可,所以 LinkedList 插入速度较快。 多线程场景下如何使用 ArrayList? ArrayList 不是线程安全的,如果遇到多线程场景,可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样: 为什么 ArrayList 的 elementData 加上 transient 修饰? ArrayList 中的数组定义如下: private transient Object[] elementData; 再看一下 ArrayList 的定义: public class ArrayList extends AbstractList implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 可以看到 ArrayList 实现了 Serializable 接口,这意味着 ArrayList 支持序列化。transient 的作用是说不希望 elementData 数组被序列化,重写了 writeObject 实现: 每次序列化时,先调用 defaultWriteObject() 方法序列化 ArrayList 中的非 transient 元素,然后遍历 elementData,只序列化已存入的元素,这样既加快了序列化的速度,又减小了序列化之后的文件大小。 List 和 Set 的区别 List , Set 都是继承自Collection 接口 List 特点:一个有序(元素存入集合的顺序和取出的顺序一致)容器,元素可以重复,可以插入多个null元素,元素都有索引。常用的实现类有 ArrayList、LinkedList 和 Vector。 Set 特点:一个无序(存入和取出顺序有可能不一致)容器,不可以存储重复元素,只允许存入一个null元素,必须保证元素唯一性。Set 接口常用实现类是 HashSet、LinkedHashSet 以及 TreeSet。 另外 List 支持for循环,也就是通过下标来遍历,也可以用迭代器,但是set只能用迭代,因为他无序,无法用下标来取得想要的值。 Set和List对比 Set:检索元素效率低下,删除和插入效率高,插入和删除不会引起元素位置改变。 List:和数组类似,List可以动态增长,查找元素效率高,插入删除元素效率低,因为会引起其他元素位置改变 Set接口 说一下 HashSet 的实现原理? HashSet 是基于 HashMap 实现的,HashSet的值存放于HashMap的key上,HashMap的value统一为PRESENT,因此 HashSet 的实现比较简单,相关 HashSet 的操作,基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成,HashSet 不允许重复的值。 HashSet如何检查重复?HashSet是如何保证数据不可重复的? 向HashSet 中add ()元素时,判断元素是否存在的依据,不仅要比较hash值,同时还要结合equles 方法比较。 HashSet 中的add ()方法会使用HashMap 的put()方法。 HashMap 的 key 是唯一的,由源码可以看出 HashSet 添加进去的值就是作为HashMap 的key,并且在HashMap中如果K/V相同时,会用新的V覆盖掉旧的V,然后返回旧的V。所以不会重复( HashMap 比较key是否相等是先比较hashcode 再比较equals )。 以下是HashSet 部分源码: hashCode()与equals()的相关规定: 如果两个对象相等,则hashcode一定也是相同的 两个对象相等,对两个equals方法返回true 两个对象有相同的hashcode值,它们也不一定是相等的 综上,equals方法被覆盖过,则hashCode方法也必须被覆盖 hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode(),则该class的两个对象无论如何都不会相等(即使这两个对象指向相同的数据)。 ** ==与equals的区别** ==是判断两个变量或实例是不是指向同一个内存空间 equals是判断两个变量或实例所指向的内存空间的值是不是相同 ==是指对内存地址进行比较 equals()是对字符串的内容进行比较3.==指引用是否相同 equals()指的是值是否相同 HashSet与HashMap的区别 Queue BlockingQueue是什么? Java.util.concurrent.BlockingQueue是一个队列,在进行检索或移除一个元素的时候,它会等待队列变为非空;当在添加一个元素时,它会等待队列中的可用空间。BlockingQueue接口是Java集合框架的一部分,主要用于实现生产者-消费者模式。我们不需要担心等待生产者有可用的空间,或消费者有可用的对象,因为它都在BlockingQueue的实现类中被处理了。Java提供了集中BlockingQueue的实现,比如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue,、SynchronousQueue等。 在 Queue 中 poll()和 remove()有什么区别? 相同点:都是返回第一个元素,并在队列中删除返回的对象。 不同点:如果没有元素 poll()会返回 null,而 remove()会直接抛出 NoSuchElementException 异常。 代码示例: Queue queue = new LinkedList (); queue. offer("string"); // add System. out. println(queue. poll()); System. out. println(queue. remove()); System. out. println(queue. size()); Map接口 说一下 HashMap 的实现原理? HashMap概述: HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。 HashMap的数据结构: 在Java编程语言中,最基本的结构就是两种,一个是数组,另外一个是模拟指针(引用),所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的,HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构,即数组和链表的结合体。 HashMap 基于 Hash 算法实现的 当我们往Hashmap中put元素时,利用key的hashCode重新hash计算出当前对象的元素在数组中的下标存储时,如果出现hash值相同的key,此时有两种情况。(1)如果key相同,则覆盖原始值;(2)如果key不同(出现冲突),则将当前的key-value放入链表中获取时,直接找到hash值对应的下标,在进一步判断key是否相同,从而找到对应值。理解了以上过程就不难明白HashMap是如何解决hash冲突的问题,核心就是使用了数组的存储方式,然后将冲突的key的对象放入链表中,一旦发现冲突就在链表中做进一步的对比。 需要注意Jdk 1.8中对HashMap的实现做了优化,当链表中的节点数据超过八个之后,该链表会转为红黑树来提高查询效率,从原来的O(n)到O(logn) HashMap在JDK1.7和JDK1.8中有哪些不同?HashMap的底层实现 在Java中,保存数据有两种比较简单的数据结构:数组和链表。数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;链表的特点是:寻址困难,但插入和删除容易;所以我们将数组和链表结合在一起,发挥两者各自的优势,使用一种叫做拉链法的方式可以解决哈希冲突。 JDK1.8之前 JDK1.8之前采用的是拉链法。拉链法:将链表和数组相结合。也就是说创建一个链表数组,数组中每一格就是一个链表。若遇到哈希冲突,则将冲突的值加到链表中即可。 JDK1.8之后 相比于之前的版本,jdk1.8在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。 JDK1.7 VS JDK1.8 比较 JDK1.8主要解决或优化了一下问题: resize 扩容优化引入了红黑树,目的是避免单条链表过长而影响查询效率,红黑树算法请参考解决了多线程死循环问题,但仍是非线程安全的,多线程时可能会造成数据丢失问题。 HashMap的put方法的具体流程? 当我们put的时候,首先计算 key的hash值,这里调用了 hash方法,hash方法实际是让key.hashCode()与key.hashCode()>>>16进行异或操作,高16bit补0,一个数和0异或不变,所以 hash 函数大概的作用就是:高16bit不变,低16bit和高16bit做了一个异或,目的是减少碰撞。按照函数注释,因为bucket数组大小是2的幂,计算下标index = (table.length - 1) & hash,如果不做 hash 处理,相当于散列生效的只有几个低 bit 位,为了减少散列的碰撞,设计者综合考虑了速度、作用、质量之后,使用高16bit和低16bit异或来简单处理减少碰撞,而且JDK8中用了复杂度 O(logn)的树结构来提升碰撞下的性能。 putVal方法执行流程图 ①.判断键值对数组table[i]是否为空或为null,否则执行resize()进行扩容; ②.根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i,如果table[i]==null,直接新建节点添加,转向⑥,如果table[i]不为空,转向③; ③.判断table[i]的首个元素是否和key一样,如果相同直接覆盖value,否则转向④,这里的相同指的是hashCode以及equals; ④.判断table[i] 是否为treeNode,即table[i] 是否是红黑树,如果是红黑树,则直接在树中插入键值对,否则转向⑤; ⑤.遍历table[i],判断链表长度是否大于8,大于8的话把链表转换为红黑树,在红黑树中执行插入操作,否则进行链表的插入操作;遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可; ⑥.插入成功后,判断实际存在的键值对数量size是否超多了最大容量threshold,如果超过,进行扩容。 HashMap的扩容操作是怎么实现的? ①.在jdk1.8中,resize方法是在hashmap中的键值对大于阀值时或者初始化时,就调用resize方法进行扩容; ②.每次扩展的时候,都是扩展2倍; ③.扩展后Node对象的位置要么在原位置,要么移动到原偏移量两倍的位置。 在putVal()中,我们看到在这个函数里面使用到了2次resize()方法,resize()方法表示的在进行第一次初始化时会对其进行扩容,或者当该数组的实际大小大于其临界值值(第一次为12),这个时候在扩容的同时也会伴随的桶上面的元素进行重新分发,这也是JDK1.8版本的一个优化的地方,在1.7中,扩容之后需要重新去计算其Hash值,根据Hash值对其进行分发,但在1.8版本中,则是根据在同一个桶的位置中进行判断(e.hash & oldCap)是否为0,重新进行hash分配后,该元素的位置要么停留在原始位置,要么移动到原始位置+增加的数组大小这个位置上 HashMap是怎么解决哈希冲突的? 答:在解决这个问题之前,我们首先需要知道什么是哈希冲突,而在了解哈希冲突之前我们还要知道什么是哈希才行; 什么是哈希? Hash,一般翻译为“散列”,也有直接音译为“哈希”的,这就是把任意长度的输入通过散列算法,变换成固定长度的输出,该输出就是散列值(哈希值);这种转换是一种压缩映射,也就是,散列值的空间通常远小于输入的空间,不同的输入可能会散列成相同的输出,所以不可能从散列值来唯一的确定输入值。简单的说就是一种将任意长度的消息压缩到某一固定长度的消息摘要的函数。 所有散列函数都有如下一个基本特性**:根据同一散列函数计算出的散列值如果不同,那么输入值肯定也不同。但是,根据同一散列函数计算出的散列值如果相同,输入值不一定相同**。 什么是哈希冲突? 当两个不同的输入值,根据同一散列函数计算出相同的散列值的现象,我们就把它叫做碰撞(哈希碰撞)。 HashMap的数据结构 在Java中,保存数据有两种比较简单的数据结构:数组和链表。数组的特点是:寻址容易,插入和删除困难;链表的特点是:寻址困难,但插入和删除容易;所以我们将数组和链表结合在一起,发挥两者各自的优势,使用一种叫做链地址法的方式可以解决哈希冲突: 这样我们就可以将拥有相同哈希值的对象组织成一个链表放在hash值所对应的bucket下,但相比于hashCode返回的int类型,我们HashMap初始的容量大小DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4(即2的四次方16)要远小于int类型的范围,所以我们如果只是单纯的用hashCode取余来获取对应的bucket这将会大大增加哈希碰撞的概率,并且最坏情况下还会将HashMap变成一个单链表,所以我们还需要对hashCode作一定的优化 hash()函数 上面提到的问题,主要是因为如果使用hashCode取余,那么相当于参与运算的只有hashCode的低位,高位是没有起到任何作用的,所以我们的思路就是让hashCode取值出的高位也参与运算,进一步降低hash碰撞的概率,使得数据分布更平均,我们把这样的操作称为扰动,在JDK 1.8中的hash()函数如下: static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);// 与自己右移16位进行异或运算(高低位异或) } 这比在JDK 1.7中,更为简洁,相比在1.7中的4次位运算,5次异或运算(9次扰动),在1.8中,只进行了1次位运算和1次异或运算(2次扰动); JDK1.8新增红黑树 通过上面的链地址法(使用散列表)和扰动函数我们成功让我们的数据分布更平均,哈希碰撞减少,但是当我们的HashMap中存在大量数据时,加入我们某个bucket下对应的链表有n个元素,那么遍历时间复杂度就为O(n),为了针对这个问题,JDK1.8在HashMap中新增了红黑树的数据结构,进一步使得遍历复杂度降低至O(logn); 总结 简单总结一下HashMap是使用了哪些方法来有效解决哈希冲突的: 使用链地址法(使用散列表)来链接拥有相同hash值的数据;使用2次扰动函数(hash函数)来降低哈希冲突的概率,使得数据分布更平均;引入红黑树进一步降低遍历的时间复杂度,使得遍历更快; **能否使用任何类作为 Map 的 key? **可以使用任何类作为 Map 的 key,然而在使用之前,需要考虑以下几点: 如果类重写了 equals() 方法,也应该重写 hashCode() 方法。 类的所有实例需要遵循与 equals() 和 hashCode() 相关的规则。 如果一个类没有使用 equals(),不应该在 hashCode() 中使用它。 用户自定义 Key 类最佳实践是使之为不可变的,这样 hashCode() 值可以被缓存起来,拥有更好的性能。不可变的类也可以确保 hashCode() 和 equals() 在未来不会改变,这样就会解决与可变相关的问题了。 为什么HashMap中String、Integer这样的包装类适合作为K? 答:String、Integer等包装类的特性能够保证Hash值的不可更改性和计算准确性,能够有效的减少Hash碰撞的几率 都是final类型,即不可变性,保证key的不可更改性,不会存在获取hash值不同的情况 内部已重写了equals()、hashCode()等方法,遵守了HashMap内部的规范(不清楚可以去上面看看putValue的过程),不容易出现Hash值计算错误的情况; 如果使用Object作为HashMap的Key,应该怎么办呢? 答:重写hashCode()和equals()方法 重写hashCode()是因为需要计算存储数据的存储位置,需要注意不要试图从散列码计算中排除掉一个对象的关键部分来提高性能,这样虽然能更快但可能会导致更多的Hash碰撞; 重写equals()方法,需要遵守自反性、对称性、传递性、一致性以及对于任何非null的引用值x,x.equals(null)必须返回false的这几个特性,目的是为了保证key在哈希表中的唯一性; HashMap为什么不直接使用hashCode()处理后的哈希值直接作为table的下标 答:hashCode()方法返回的是int整数类型,其范围为-(2 ^ 31)~(2 ^ 31 - 1),约有40亿个映射空间,而HashMap的容量范围是在16(初始化默认值)~2 ^ 30,HashMap通常情况下是取不到最大值的,并且设备上也难以提供这么多的存储空间,从而导致通过hashCode()计算出的哈希值可能不在数组大小范围内,进而无法匹配存储位置; 那怎么解决呢? HashMap自己实现了自己的hash()方法,通过两次扰动使得它自己的哈希值高低位自行进行异或运算,降低哈希碰撞概率也使得数据分布更平均; 在保证数组长度为2的幂次方的时候,使用hash()运算之后的值与运算(&)(数组长度 - 1)来获取数组下标的方式进行存储,这样一来是比取余操作更加有效率,二来也是因为只有当数组长度为2的幂次方时,h&(length-1)才等价于h%length,三来解决了“哈希值与数组大小范围不匹配”的问题; HashMap 的长度为什么是2的幂次方 为了能让 HashMap 存取高效,尽量较少碰撞,也就是要尽量把数据分配均匀,每个链表/红黑树长度大致相同。这个实现就是把数据存到哪个链表/红黑树中的算法。 这个算法应该如何设计呢? 我们首先可能会想到采用%取余的操作来实现。但是,重点来了:“取余(%)操作中如果除数是2的幂次则等价于与其除数减一的与(&)操作(也就是说 hash%length==hash&(length-1)的前提是 length 是2的 n 次方;)。” 并且 采用二进制位操作 &,相对于%能够提高运算效率,这就解释了 HashMap 的长度为什么是2的幂次方。 那为什么是两次扰动呢? 答:这样就是加大哈希值低位的随机性,使得分布更均匀,从而提高对应数组存储下标位置的随机性&均匀性,最终减少Hash冲突,两次就够了,已经达到了高位低位同时参与运算的目的; HashMap 与 HashTable 有什么区别? 线程安全: HashMap 是非线程安全的,HashTable 是线程安全的;HashTable 内部的方法基本都经过 synchronized 修饰。(如果你要保证线程安全的话就使用 ConcurrentHashMap 吧!); 效率: 因为线程安全的问题,HashMap 要比 HashTable 效率高一点。另外,HashTable 基本被淘汰,不要在代码中使用它; 对Null key 和Null value的支持: HashMap 中,null 可以作为键,这样的键只有一个,可以有一个或多个键所对应的值为 null。但是在 HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null,直接抛NullPointerException。 **初始容量大小和每次扩充容量大小的不同 **: ①创建时如果不指定容量初始值,Hashtable 默认的初始大小为11,之后每次扩充,容量变为原来的2n+1。HashMap 默认的初始化大小为16。之后每次扩充,容量变为原来的2倍。②创建时如果给定了容量初始值,那么 Hashtable 会直接使用你给定的大小,而 HashMap 会将其扩充为2的幂次方大小。也就是说 HashMap 总是使用2的幂作为哈希表的大小,后面会介绍到为什么是2的幂次方。 底层数据结构: JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化,当链表长度大于阈值(默认为8)时,将链表转化为红黑树,以减少搜索时间。Hashtable 没有这样的机制。 推荐使用:在 Hashtable 的类注释可以看到,Hashtable 是保留类不建议使用,推荐在单线程环境下使用 HashMap 替代,如果需要多线程使用则用 ConcurrentHashMap 替代。 如何决定使用 HashMap 还是 TreeMap? 对于在Map中插入、删除和定位元素这类操作,HashMap是最好的选择。然而,假如你需要对一个有序的key集合进行遍历,TreeMap是更好的选择。基于你的collection的大小,也许向HashMap中添加元素会更快,将map换为TreeMap进行有序key的遍历。 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别 ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分割分段(Segment),然后在每一个分段上都用lock锁进行保护,相对于HashTable的synchronized锁的粒度更精细了一些,并发性能更好,而HashMap没有锁机制,不是线程安全的。(JDK1.8之后ConcurrentHashMap启用了一种全新的方式实现,利用CAS算法。) HashMap的键值对允许有null,但是ConCurrentHashMap都不允许。 ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别? ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别主要体现在实现线程安全的方式上不同。 底层数据结构: JDK1.7的 ConcurrentHashMap 底层采用 分段的数组+链表 实现,JDK1.8 采用的数据结构跟HashMap1.8的结构一样,数组+链表/红黑二叉树。Hashtable 和 JDK1.8 之前的 HashMap 的底层数据结构类似都是采用 数组+链表 的形式,数组是 HashMap 的主体,链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的; 实现线程安全的方式(重要): ① 在JDK1.7的时候,ConcurrentHashMap(分段锁) 对整个桶数组进行了分割分段(Segment),每一把锁只锁容器其中一部分数据,多线程访问容器里不同数据段的数据,就不会存在锁竞争,提高并发访问率。(默认分配16个Segment,比Hashtable效率提高16倍。) 到了 JDK1.8 的时候已经摒弃了Segment的概念,而是直接用 Node 数组+链表+红黑树的数据结构来实现,并发控制使用 synchronized 和 CAS 来操作。(JDK1.6以后 对 synchronized锁做了很多优化) 整个看起来就像是优化过且线程安全的 HashMap,虽然在JDK1.8中还能看到 Segment 的数据结构,但是已经简化了属性,只是为了兼容旧版本;② Hashtable(同一把锁) :使用 synchronized 来保证线程安全,效率非常低下。当一个线程访问同步方法时,其他线程也访问同步方法,可能会进入阻塞或轮询状态,如使用 put 添加元素,另一个线程不能使用 put 添加元素,也不能使用 get,竞争会越来越激烈效率越低。 两者的对比图: HashTable: JDK1.7的ConcurrentHashMap: JDK1.8的ConcurrentHashMap(TreeBin: 红黑二叉树节点 Node: 链表节点): 答:ConcurrentHashMap 结合了 HashMap 和 HashTable 二者的优势。HashMap 没有考虑同步,HashTable 考虑了同步的问题。但是 HashTable 在每次同步执行时都要锁住整个结构。 ConcurrentHashMap 锁的方式是稍微细粒度的。 ConcurrentHashMap 底层具体实现知道吗?实现原理是什么? JDK1.7 首先将数据分为一段一段的存储,然后给每一段数据配一把锁,当一个线程占用锁访问其中一个段数据时,其他段的数据也能被其他线程访问。 在JDK1.7中,ConcurrentHashMap采用Segment + HashEntry的方式进行实现,结构如下: 一个 ConcurrentHashMap 里包含一个 Segment 数组。Segment 的结构和HashMap类似,是一种数组和链表结构,一个 Segment 包含一个 HashEntry 数组,每个 HashEntry 是一个链表结构的元素,每个 Segment 守护着一个HashEntry数组里的元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修改时,必须首先获得对应的 Segment的锁。 该类包含两个静态内部类 HashEntry 和 Segment ;前者用来封装映射表的键值对,后者用来充当锁的角色;Segment 是一种可重入的锁 ReentrantLock,每个 Segment 守护一个HashEntry 数组里得元素,当对 HashEntry 数组的数据进行修改时,必须首先获得对应的 Segment 锁。 JDK1.8 在JDK1.8中,放弃了Segment臃肿的设计,取而代之的是采用Node + CAS + Synchronized来保证并发安全进行实现,synchronized只锁定当前链表或红黑二叉树的首节点,这样只要hash不冲突,就不会产生并发,效率又提升N倍。 结构如下: 如果该节点是TreeBin类型的节点,说明是红黑树结构,则通过putTreeVal方法往红黑树中插入节点;如果binCount不为0,说明put操作对数据产生了影响,如果当前链表的个数达到8个,则通过treeifyBin方法转化为红黑树,如果oldVal不为空,说明是一次更新操作,没有对元素个数产生影响,则直接返回旧值;如果插入的是一个新节点,则执行addCount()方法尝试更新元素个数baseCount; 辅助工具类 Array 和 ArrayList 有何区别? Array 可以存储基本数据类型和对象,ArrayList 只能存储对象。Array 是指定固定大小的,而 ArrayList 大小是自动扩展的。Array 内置方法没有 ArrayList 多,比如 addAll、removeAll、iteration 等方法只有 ArrayList 有。 对于基本类型数据,集合使用自动装箱来减少编码工作量。但是,当处理固定大小的基本数据类型的时候,这种方式相对比较慢。 如何实现 Array 和 List 之间的转换? Array 转 List: Arrays. asList(array) ;List 转 Array:List 的 toArray() 方法。 comparable 和 comparator的区别? comparable接口实际上是出自java.lang包,它有一个 compareTo(Object obj)方法用来排序comparator接口实际上是出自 java.util 包,它有一个compare(Object obj1, Object obj2)方法用来排序 一般我们需要对一个集合使用自定义排序时,我们就要重写compareTo方法或compare方法,当我们需要对某一个集合实现两种排序方式,比如一个song对象中的歌名和歌手名分别采用一种排序方法的话,我们可以重写compareTo方法和使用自制的Comparator方法或者以两个Comparator来实现歌名排序和歌星名排序,第二种代表我们只能使用两个参数版的Collections.sort(). 方法如何比较元素? TreeSet 要求存放的对象所属的类必须实现 Comparable 接口,该接口提供了比较元素的 compareTo()方法,当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。TreeMap 要求存放的键值对映射的键必须实现 Comparable 接口从而根据键对元素进 行排 序。 Collections 工具类的 sort 方法有两种重载的形式, 第一种要求传入的待排序容器中存放的对象比较实现 Comparable 接口以实现元素的比较; 第二种不强制性的要求容器中的元素必须可比较,但是要求传入第二个参数,参数是Comparator 接口的子类型(需要重写 compare 方法实现元素的比较),相当于一个临时定义的排序规则,其实就是通过接口注入比较元素大小的算法,也是对回调模式的应用(Java 中对函数式编程的支持)。

剑曼红尘 2020-03-24 14:41:57 0 浏览量 回答数 0

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在Eclipse中配置Heritrix HTTP ERROR 403.10 禁止访问:配置无效

kun坤 2020-05-27 20:05:38 7 浏览量 回答数 1

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深入理解Magento – 第七章 – 自定义Magento系统配置 :报错

kun坤 2020-06-14 15:21:31 0 浏览量 回答数 1

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第七章 – 自定义Magento系统配置:配置报错 

kun坤 2020-06-02 14:47:13 0 浏览量 回答数 1

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深入理解Magento – 第七章 – 自定义Magento系统配置 - 配置报错

montos 2020-06-03 20:29:30 2 浏览量 回答数 1

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【精品问答】Java技术1000问(1)

问问小秘 2019-12-01 21:57:43 37578 浏览量 回答数 11

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词汇表是什么样的?(S-V)

轩墨 2019-12-01 22:06:08 2089 浏览量 回答数 0

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JavaScript (ECMAScript) :JavaScript 是脚本语言。JavaScript和ECMAScript通常被人用来表达相同的含义,但是JavaScript并不是这么一点含义,它是由ECMAScript 核心. DOM 文档对象模型. BOM 浏览器对象模型 这三部分组成。浏览器会在读取代码时,逐行地执行脚本代码。而对于传统编程来说,会在执行前对所有代码进行编译。 组成部分包括语法,类型,语句,关键字,保留字,操作符,对象。 其中,文档对象模型(DOM , Document Object Model)是针对XML但是经过拓展用于HTML的应用程序编程接口。DOM把整个页面映射为一个多层节点结构,开发人员借助DOM Api对节点进行操作。可以通过浏览器F12进入开发者模式,查看层级关系。当网页被加载时,浏览器会创建页面的文档对象模型(Document Object Model)。HTML DOM 模型被构造为对象的树。通过可编程的对象模型,JavaScript 获得了足够的能力来创建动态的 HTML。 功能大致上: · JavaScript 能够改变页面中的所有 HTML 元素 · JavaScript 能够改变页面中的所有 HTML 属性 · JavaScript 能够改变页面中的所有 CSS 样式 · JavaScript 能够对页面中的所有事件做出反应 同时,浏览器对象模型(Browser Object Model)使用BOM控制浏览器显示页面意外的部分。 javaScript脚本加载方式 1 通过在网页中加入标记JavaScript的开始和结束,将JavaScript代码放到之间 2 也可以引入一个外部的JavaScript文件,这个JavaScript文件一般以.js作为扩展名 3 原则上,放在之间。但视情况可以放在网页的任何部分 4 一个页面可以有几个,不同部分的方法和变量,可以共享。 javaScript语句开发 (1)对大小写敏感 (2)自动忽略多余的空格 (3)在文本字符串中使用反斜杠对代码行进行换行 (4)单行注释(//)多行注释(/* */) JavaScript 是一个程序语言。语法规则定义了语言结构。 JavaScript 字面量 在编程语言中,一般固定值称为字面量,如 3.14。 数字(Number)字面量 可以是整数或者是小数,或者是科学计数(e)。 字符串(String)字面量 可以使用单引号或双引号: 数组(Array)字面量 定义一个数组: [40, 100, 1, 5, 25, 10] 对象(Object)字面量 定义一个对象: {firstName:"John", lastName:"Doe", age:50, eyeColor:"blue"} 函数(Function)字面量 定义一个函数: function myFunction(a, b) { return a * b;} **JavaScript 变量 ** 在编程语言中,变量用于存储数据值。 JavaScript 使用关键字 var 来定义变量, 使用等号来为变量赋值: var x, length x = 5 length = 6 JavaScript 操作符 JavaScript使用 算术运算符 来计算值: (5 + 6) * 10 JavaScript使用赋值运算符给变量赋值: x = 5 y = 6 z = (x + y) * 10 JavaScript语言有多种类型的运算符: JavaScript 语句 在 HTML 中,JavaScript 语句向浏览器发出的命令。 语句是用分号分隔: x = 5 + 6; y = x * 10; JavaScript 关键字 JavaScript 关键字用于标识要执行的操作。 和其他任何编程语言一样,JavaScript 保留了一些关键字为自己所用。 var 关键字告诉浏览器创建一个新的变量: var x = 5 + 6; var y = x * 10; JavaScript 同样保留了一些关键字,这些关键字在当前的语言版本中并没有使用,但在以后 JavaScript 扩展中会用到。 以下是 JavaScript 中最重要的保留字(按字母顺序): JavaScript 注释 不是所有的 JavaScript 语句都是"命令"。双斜杠 // 后的内容将会被浏览器忽略: // 我不会执行 JavaScript 数据类型 JavaScript 有多种数据类型:数字,字符串,数组,对象等等: var length = 16; // Number 通过数字字面量赋值 var points = x * 10; // Number 通过表达式字面量赋值 var lastName = "Johnson"; // String 通过字符串字面量赋值 var cars = ["Saab", "Volvo", "BMW"]; // Array 通过数组字面量赋值 var person = {firstName:"John", lastName:"Doe"}; // Object 通过对象字面量赋值 数据类型的概念 编程语言中,数据类型是一个非常重要的内容。 为了可以操作变量,了解数据类型的概念非常重要。 如果没有使用数据类型,以下实例将无法执行: 16 + "Volvo" 16 加上 "Volvo" 是如何计算呢? 以上会产生一个错误还是输出以下结果呢? "16Volvo" 你可以在浏览器尝试执行以上代码查看效果。 在接下来的章节中你将学到更多关于数据类型的知识。 JavaScript 函数 JavaScript 语句可以写在函数内,函数可以重复引用: 引用一个函数 = 调用函数(执行函数内的语句)。 function myFunction(a, b) { return a * b; // 返回 a 乘以 b 的结果 } JavaScript 字母大小写 JavaScript 对大小写是敏感的。 当编写 JavaScript 语句时,请留意是否关闭大小写切换键。 函数 getElementById 与 getElementbyID 是不同的。 同样,变量 myVariable 与 MyVariable 也是不同的。 JavaScript 字符集 JavaScript 使用 Unicode 字符集。 Unicode 覆盖了所有的字符,包含标点等字符。 三 推荐学习网站 JS具体的语法内容还有很多,可以参考官方API或者学习网站完成掌握,简单易学,推荐网站 菜鸟教程:https://www.runoob.com/js/js-tutorial.html w3cschool:https://www.w3school.com.cn/js/index.asp 四 推荐学习书籍 引用自 https://www.cnblogs.com/xhqq/p/7561384.html 个人觉得不错的,没事可以翻翻的。书籍如下: 《javascript设计模式》,张容铭写的,可能不太适合零基础的,是非常不错的进阶书籍。 《javascript面向对象编程指南》,风格轻松易懂,比较适合初学者,原型那块儿讲得透彻,12种继承方式呢。 《js权威指南》、《js高级程序设计》,这两本书经典是经典,但是太厚,适合把其中任意一章都当成一本书来读。洋洋洒洒,很难一口气看完。比较适合当做参考书。 《你不知道的javascript》狙击js核心细节,闭包、原型、this讲得都还清楚。 《js设计模式与开发实践》js设计模式也是要学的,此书把js的设计模式讲得非常清晰,一点不晦涩,看起来没多少难度。 《正则指引》,分析源码时,如果正则表达式不懂,没法进行下去的。此书相对来说讲得比较清晰。 《基于MVC的JavaScript Web富应用开发》,看完后,基本能写出自己的mvc框架了。是本好书。 《javascript函数式编程》,js是一门函数式语言,此书是函数式编程一个入门,函数是一等公民那是非常重要的。 《js忍者秘籍》,jq作者写的,没有传说中的那么难读,话说就算你看完并理解所有知识点,也不会达到世界高手级别的。因为你还没有做到随心所欲。 《javascript框架设计》,如果初看此书,会觉得此书有罗列代码之嫌。在我看来,此书讲究的是框架的全局观。以上书籍是我认为是成就高手之路上必须看的,也需要反复看。 css相关的书籍,说实话我看得比较少,总共有六七本吧。有两本必须推荐一下: 《css权威指南》,css基础知识点那是讲得非常清楚的。什么层叠优先级、line-height啥的。不是随便一本书都敢叫“权威指南”的。 《css揭秘》,此书我也是不断的看,此书才不屑于全面讲css3各属性呢。css规范文档能讲的,它只会讲你最不在意的。此书解决的47问题,解决思路和解决方案同等重要,很有启发性。以上各书你都可以不买,至少买本此书吧

问问小秘 2020-03-03 09:32:57 0 浏览量 回答数 0

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服务器和操作系统 1、主板的两个芯片分别是什么芯片,具备什么作用? 北桥:离CPU近,负责CPU、内存、显卡之间的通信。 南桥:离CPU远,负责I/O总线之间的通信。 2、什么是域和域控制器? 将网络中的计算机逻辑上组织到一起,进行集中管理,这种集中管理的环境称为域。 在域中,至少有一台域控制器,域控制器中保存着整个域的用户账号和安全数据,安装了活动目录的一台计算机为域控制器,域管理员可以控制每个域用户的行为。 3、现在有300台虚拟机在云上,你如何进行管理? 1)设定堡垒机,使用统一账号登录,便于安全与登录的考量。 2)使用ansiable、puppet进行系统的统一调度与配置的统一管理。 3)建立简单的服务器的系统、配置、应用的cmdb信息管理。便于查阅每台服务器上的各种信息记录。 4、简述raid0 raid1 raid5 三种工作模式的工作原理及特点 磁盘冗余阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),把硬盘整合成一个大磁盘,在大磁盘上再分区,存放数据、多块盘放在一起可以有冗余(备份)。 RAID整合方式有很多,常用的:0 1 5 10 RAID 0:可以是一块盘和N个盘组合 优点:读写快,是RAID中最好的 缺点:没有冗余,一块坏了数据就全没有了 RAID 1:只能2块盘,盘的大小可以不一样,以小的为准 10G+10G只有10G,另一个做备份。它有100%的冗余,缺点:浪费资源,成本高 RAID 5 :3块盘,容量计算10*(n-1),损失一块盘 特点:读写性能一般,读还好一点,写不好 总结: 冗余从好到坏:RAID1 RAID10 RAID 5 RAID0 性能从好到坏:RAID0 RAID10 RAID5 RAID1 成本从低到高:RAID0 RAID5 RAID1 RAID10 5、linux系统里,buffer和cache如何区分? buffer和cache都是内存中的一块区域,当CPU需要写数据到磁盘时,由于磁盘速度比较慢,所以CPU先把数据存进buffer,然后CPU去执行其他任务,buffer中的数据会定期写入磁盘;当CPU需要从磁盘读入数据时,由于磁盘速度比较慢,可以把即将用到的数据提前存入cache,CPU直接从Cache中拿数据要快的多。 6、主机监控如何实现? 数据中心可以用zabbix(也可以是nagios或其他)监控方案,zabbix图形界面丰富,也自带很多监控模板,特别是多个分区、多个网卡等自动发现并进行监控做得非常不错,不过需要在每台客户机(被监控端)安装zabbix agent。 如果在公有云上,可以使用云监控来监控主机的运行。 网络 7、主机与主机之间通讯的三要素有什么? IP地址、子网掩码、IP路由 8、TCP和UDP都可以实现客户端/服务端通信,这两个协议有何区别? TCP协议面向连接、可靠性高、适合传输大量数据;但是需要三次握手、数据补发等过程,耗时长、通信延迟大。 UDP协议面向非连接、可靠性低、适合传输少量数据;但是连接速度快、耗时短、延迟小。 9、简述TCP协议三次握手和四次分手以及数据传输过程 三次握手: (1)当主机A想同主机B建立连接,主机A会发送SYN给主机B,初始化序列号seq=x。主机A通过向主机B发送SYS报文段,实现从主机A到主机B的序列号同步,即确定seq中的x。 (2)主机B接收到报文后,同意与A建立连接,会发送SYN、ACK给主机A。初始化序列号seq=y,确认序号ack=x+1。主机B向主机A发送SYN报文的目的是实现从主机B到主机A的序列号同步,即确定seq中的y。 (3)主机A接收到主机B发送过来的报文后,会发送ACK给主机B,确认序号ack=y+1,建立连接完成,传输数据。 四次分手: (1)当主机A的应用程序通知TCP数据已经发送完毕时,TCP向主机B发送一个带有FIN附加标记的报文段,初始化序号seq=x。 (2)主机B收到这个FIN报文段,并不立即用FIN报文段回复主机A,而是想主机A发送一个确认序号ack=x+1,同时通知自己的应用程序,对方要求关闭连接(先发ack是防止主机A重复发送FIN报文)。 (3)主机B发送完ack确认报文后,主机B 的应用程序通知TCP我要关闭连接,TCP接到通知后会向主机A发送一个带有FIN附加标记的报文段,初始化序号seq=x,ack=x+1。 (4)主机A收到这个FIN报文段,向主机B发送一个ack确认报文,ack=y+1,表示连接彻底释放。 10、SNAT和DNAT的区别 SNAT:内部地址要访问公网上的服务时(如web访问),内部地址会主动发起连接,由路由器或者防火墙上的网关对内部地址做个地址转换,将内部地址的私有IP转换为公网的公有IP,网关的这个地址转换称为SNAT,主要用于内部共享IP访问外部。 DNAT:当内部需要提供对外服务时(如对外发布web网站),外部地址发起主动连接,由路由器或者防火墙上的网关接收这个连接,然后将连接转换到内部,此过程是由带有公网IP的网关替代内部服务来接收外部的连接,然后在内部做地址转换,此转换称为DNAT,主要用于内部服务对外发布。 数据库 11、叙述数据的强一致性和最终一致性 强一致性:在任何时刻所有的用户或者进程查询到的都是最近一次成功更新的数据。强一致性是程度最高一致性要求,也是最难实现的。关系型数据库更新操作就是这个案例。 最终一致性:和强一致性相对,在某一时刻用户或者进程查询到的数据可能都不同,但是最终成功更新的数据都会被所有用户或者进程查询到。当前主流的nosql数据库都是采用这种一致性策略。 12、MySQL的主从复制过程是同步的还是异步的? 主从复制的过程是异步的复制过程,主库完成写操作并计入binlog日志中,从库再通过请求主库的binlog日志写入relay中继日志中,最后再执行中继日志的sql语句。 **13、MySQL主从复制的优点 ** 如果主服务器出现问题,可以快速切换到从服务器提供的服务; 可以在从服务器上执行查询操作,降低主服务器的访问压力; 可以在从服务器上执行备份,以避免备份期间影响主服务器的服务。 14、redis有哪些数据类型? (一)String 最常规的set/get操作,value可以是String也可以是数字。一般做一些复杂的计数功能的缓存。 (二)hash 这里value存放的是结构化的对象,比较方便的就是操作其中的某个字段。做单点登录的时候,就是用这种数据结构存储用户信息,以cookieId作为key,设置30分钟为缓存过期时间,能很好的模拟出类似session的效果。 (三)list 使用List的数据结构,可以做简单的消息队列的功能。另外还有一个就是,可以利用lrange命令,做基于redis的分页功能,性能极佳,用户体验好。 (四)set 因为set堆放的是一堆不重复值的集合。所以可以做全局去重的功能。为什么不用JVM自带的Set进行去重?因为我们的系统一般都是集群部署,使用JVM自带的Set,比较麻烦,难道为了一个做一个全局去重,再起一个公共服务,太麻烦了。 另外,就是利用交集、并集、差集等操作,可以计算共同喜好,全部的喜好,自己独有的喜好等功能。 (五)Zset Zset多了一个权重参数score,集合中的元素能够按score进行排列。可以做排行榜应用,取TOP N操作。另外,sorted set可以用来做延时任务。最后一个应用就是可以做范围查找。 15、叙述分布式数据库及其使用场景? 分布式数据库应该是数据访问对应用透明,每个分片默认采用主备架构,提供灾备、恢复、监控、不停机扩容等整套解决方案,适用于TB或PB级的海量数据场景。 应用 16、Apache、Nginx、Lighttpd都有哪些特点? Apache特点:1)几乎可以运行在所有的计算机平台上;2)支持最新的http/1.1协议;3)简单而且强有力的基于文件的配置(httpd.conf);4)支持通用网关接口(cgi);5)支持虚拟主机;6)支持http认证,7)集成perl;8)集成的代理服务器;9)可以通过web浏览器监视服务器的状态,可以自定义日志;10)支持服务器端包含命令(ssi);11)支持安全socket层(ssl);12)具有用户绘画过程的跟踪能力;13)支持fastcgi;14)支持java servlets Nginx特点:nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器,同时也是一个IMAP/POP3/SMTP代理服务器,处理静态文件,索引文件以及自动索引,无缓存的反向代理加速,简单的负载均衡和容错,具有很高的稳定性,支持热部署。 Lighttpd特点:是一个具有非常低的内存开销,CPU占用率低,效能好,以及丰富的模块,Lighttpd是众多opensource轻量级的webserver中较为优秀的一个,支持fastcgi,cgi,auth,输出压缩,url重写,alias等重要功能。 17、LVS、NGINX、HAPROXY的优缺点? LVS优点:具有很好的可伸缩性、可靠性、可管理性。抗负载能力强、对内存和CPU资源消耗比较低。工作在四层上,仅作分发,所以它几乎可以对所有的应用做负载均衡,且没有流量的产生,不会受到大流量的影响。 LVS缺点:软件不支持正则表达式处理,不能做动静分离,如果web应用比较庞大,LVS/DR+KEEPALIVED实施和管理比较复杂。相对而言,nginx和haproxy就简单得多。 nginx优点:工作在七层之上,可以针对http应用做一些分流的策略。比如针对域名、目录结构。它的正则规则比haproxy更为强大和灵活。对网络稳定性依赖非常小。理论上能PING就能进行负载均衡。配置和测试简单,可以承担高负载压力且稳定。nginx可以通过端口检测到服务器内部的故障。比如根据服务器处理网页返回的状态码、超时等。并且可以将返回错误的请求重新发送给另一个节点,同时nginx不仅仅是负载均衡器/反向代理软件。同时也是功能强大的web服务器,可以作为中层反向代理、静态网页和图片服务器使用。 nginx缺点:不支持URL检测,仅支持HTTP和EMAIL,对session的保持,cookie的引导能力相对欠缺。 Haproxy优点:支持虚拟主机、session的保持、cookie的引导;同时支持通过获取指定的url来检测后端服务器的状态。支持TCP协议的负载均衡;单纯从效率上讲比nginx更出色,且负载策略非常多。 aproxy缺点:扩展性能差;添加新功能很费劲,对不断扩展的新业务很难对付。 18、什么是中间件?什么是jdk? 中间件介绍: 中间件是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源 中间件位于客户机/ 服务器的操作系统之上,管理计算机资源和网络通讯 是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统,即使它们具有不同的接口 但通过中间件相互之间仍能交换信息。执行中间件的一个关键途径是信息传递 通过中间件,应用程序可以工作于多平台或OS环境。 jdk:jdk是Java的开发工具包 它是一种用于构建在 Java 平台上发布的应用程序、applet 和组件的开发环境 19、日志收集、日志检索、日志展示的常用工具有哪些? ELK或EFK。 Logstash:数据收集处理引擎。支持动态的从各种数据源搜集数据,并对数据进行过滤、分析、丰富、统一格式等操作,然后存储以供后续使用。 Kibana:可视化化平台。它能够搜索、展示存储在 Elasticsearch 中索引数据。使用它可以很方便的用图表、表格、地图展示和分析数据。 Elasticsearch:分布式搜索引擎。具有高可伸缩、高可靠、易管理等特点。可以用于全文检索、结构化检索和分析,并能将这三者结合起来。Elasticsearch 基于 Lucene 开发,现在使用最广的开源搜索引擎之一,Wikipedia 、StackOverflow、Github 等都基于它来构建自己的搜索引擎。 Filebeat:轻量级数据收集引擎。基于原先 Logstash-fowarder 的源码改造出来。换句话说:Filebeat就是新版的 Logstash-fowarder,逐渐取代其位置。 20、什么是蓝绿发布和灰度发布? 蓝绿:旧版本-新版本 灰度:新旧版本各占一定比例,比例可自定义 两种发布都通过devops流水线实现

剑曼红尘 2020-03-23 15:51:44 0 浏览量 回答数 0

问题

关于多线程编程您不知道的 5 件事:报错

kun坤 2020-06-07 21:21:26 0 浏览量 回答数 1
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