背景2021年6月1日,蚂蚁集团开源 OceanBase 代码,这款连续两年占领 TPC-C 榜首的数据库产品再次拥抱开源 。而此时,在开源社区国产数据库的赛道上还有另外一位明星选手:TiDB 。同为关系型数据库,两者都采用分布式架构,具备可扩展、高可用、兼容 MySQL 的特性,相同特性背后两者的实现却大相径庭,各有考量 。接下来将对两者架构、特性与性能方面做一些介绍,希望能对业务了解、选择与使用上有一些帮助 。
架构OceanBaseOceanBase 的核心集群架构主要包括 ObServer,ObProxy 2个模块,如下图所示:
文章插图
- ObServer 为核心模块,提供存储(使用自研 LSM-Tree 存储引擎)、事务处理、集群管理等功能 。从上面架构图可以看出,OceanBase 按 zone 属性聚合 ObServer,集群中包含若干个 zone,我们可以把 zone 理解为一个地区,数据中心或者机房 。OceanBase 使用分区表管理数据,普通表或者分区表的一个分区在各个 zone 内都存在一份副本,其中主副本负责处理 SQL 请求,并通过 Paxos 协议同步数据 。此外 OceanBase 包含租户的概念,提供资源管理功能,如下图所示,租户资源由若干个资源池组成,单个资源池包含若干个相同规格的资源单元,租户拥有的资源单元分布在不同的 ObServer 上,同一 ObServer 上的资源单元互相隔离(目前支持 cpu 与内存),租户创建的分区分布在租户管理的资源单元中 。
- ObProxy 提供集群代理服务,主要功能是高性能转发 SQL 请求 。简单的解析 SQL 获取目的分区,根据路由规则和路由表转发请求到合适的 ObServer 节点 。
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- TIKV 负责数据存储,底层使用基于 LSM-Tree 结构的 RocksDB 存储引擎存储 k-v 数据 。集群中包含若干个 TiKV 节点,单个 TiKV 节点包含若干个数据分片的副本,TiDB 对 kv 按照区间范围分片(称为 Region),单个 Region 包含特定数量的副本(称为 Peer),其中主副本(称为 Leader Peer)处理读写请求,通过 Raft 协议同步数据,对外提供 k-v 事务读写接口 。
- TiDB 为 SQL 层,对外暴露遵循 MySQL 协议的端口,负责解析并处理客户端 SQL 请求 。TiDB 解析 SQL 转化为 k-v 请求,从 PD 模块获取时间戳以及 Key 所在 Region 信息,然后作为两阶段提交的协调者处理 SQL 请求,TiDB 自身无状态,集群中可以部署多个 TiDB 服务分摊客户端请求 。
- PD 为集群元信息管理模块,除了管理 Region 信息,为 TiDB 提供时间戳等功能,PD 还是集群的“大脑”,通过调度 Region 副本与主副本在 TiKV 节点间的分布,保障节点负载均衡、Region 健康,为了实现高可用,集群内可以部署多个 PD 服务,并且建议为奇数个 。
- OceanBase 中 zone 提供主控服务,负责整个集群的资源调度、资源分配、数据分布信息管理以及 Schema 管理等功能 。现在 zone 中添加 ObServer 节点时,节点资源会被总控服务管理供租户使用,集群的计算、存储等能力得到水平扩展 。此外 ObServer 还支持租户级别的可扩展特性,修改资源单元的数量与规格即可完成租户能力的水平扩展 。就单表而言,业务在建表时需要指定分区键(分区键必须是主键与唯一索引的子集)与分区方式(支持 Hash, Range 和 List 分区,支持二级组合分区) 。不同的分区,可以分布在不同的数据节点上,通过分区可以提高系统的可扩展性,可管理性,以及性能 。目前的最新版本尚未支持分区分裂的特性(已咨询OB开发人员,得到反馈该功能正在开发中,预计12月完成),所以目前属于静态分区方式 。此方式在极端场景下(未进行合理分区),可能会使得系统的扩展性降低 。但实际上,OB与WTable、WList的数据分片方式类似,在绝大多数线上场景下,都是可以具备便捷的水平扩展性的 。
- TiDB 对底层 k-v 按区间范围分片(称为 Region),当分片包含的数据量达到一定大小时会触发分裂,我们可以简单地认为集群管理的 Region 数量没有上限,那么集群的数据量也就没有限制 。此外当我们向集群中添加/删除 TiKV 节点时,PD 会调度 Region 分布,尽量保证各节点 cpu,磁盘,io 负载均衡,因此调度完成后,集群的计算、存储能力是得到水平扩展的 。
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