集群架构

基本概念

集群

OceanBase 数据库集群由一个或多个 Region 组成，Region 由一个或多个 Zone 组成，Zone 由一个或多个 OBServer 组成，每个 OBServer 有若干个 Partition 的 Replica。

Region

Region 对应物理上的一个城市或地域，当 OceanBase 数据库集群由多个 Region 组成时，数据库的数据和服务能力就具备地域级容灾能力；当集群只有一个 Region 时，如果出现整个城市级别的故障，则会影响数据库的数据和服务能力。

Zone

在 OceanBase 中，Zone 是指一个数据中心或一个物理区域，它是一个逻辑上的概念，通常包含多个存储节点，这些节点在物理上可以分布在不同的机房、不同的机架或不同的服务器上。一个 Zone 可以包含多个数据中心（比如机房），但是一个数据中心只能属于一个 Zone。

在 OceanBase 中，Zone 通常用于实现跨数据中心的数据容灾。OceanBase 会将数据按照一定的规则分布到不同的 Zone 中，从而实现数据的冗余备份。当一个 Zone 发生故障时，系统可以自动切换到备用 Zone 中的数据来保证数据的可用性。

除了数据容灾，OceanBase 的 Zone 还可以用于数据分片的容器。数据分片是一种将数据划分为多个分片，并将不同分片存储在不同的节点上的技术，可以提高系统的吞吐量和性能。在 OceanBase 中，可以将不同的 Zone 作为不同的分片的 Primary Zone，从而实现分布式存储和处理数据。

OBServer

运行 observer 进程的物理机。一台物理机上可以部署一个或者多个 OBServer（通常情况下一台物理机只部署一个 OBServer）。在 OceanBase 数据库内部，Server 由其 IP 地址和服务端口唯一标识。

Partition

Oceanbase数据库以分区（Partition）为单位组织用户数据，分区在不同机器上的数据拷贝称为副本（Replica）。同一分区的多个副本使用Paxos一致性协议保证副本的强一致，每个分区和它的副本构成一个独立的 Paxos 组，其中一个分区为主副本（Leader），其它分区为从副本（Follower）。主副本具备强一致性读和写能力，从副本具备弱一致性读能力。

部署模式

为保证单一机器故障时同一分区的多数派副本可用，OceanBase 数据库会保证同一个分区的多个副本不调度在同一台机器上。由于同一个分区的副本分布在不同的 Zone/Region 下，在城市级灾难或者数据中心故障时既保证了数据的可靠性，又保证了数据库服务的可用性，达到可靠性与可用性的平衡。OceanBase 数据库创新的容灾能力有三地五中心可以无损容忍城市级灾难，以及同城三中心可以无损容忍数据中心级故障。

三地五中心部署

同城三中心部署

OceanBase 数据库的无损容灾能力还可以方便集群的运维操作，当数据中心或者服务器需要替换和维修时，可以直接下线对应的数据中心或服务器进行替换和维修，并补充进新的数据中心或服务器，OceanBase 数据库会自动进行分区副本的复制和均衡，整个过程可以保证数据库服务的使用不受影响。

RootService

OceanBase 数据库集群会有一个总控服务（RootService），其运行在某个 OBServer上。当 RootService 所在机器故障时，其余 OBServer 会选举出来新的 RootService。RootService 主要提供资源管理、负载均衡、schema 管理等功能，其中：

• 资源管理

  包括 Region/Zone/OBServer/Resource Pool/Unit 等元信息的管理，比如：上下线 OBServer、改变 Tenant 资源规格等。

• 负载均衡

  决定 Unit/Partition 在多个机器间的分布，均衡机器上主分区个数，在容灾场景下通过自动复制/迁移补充缺失的 Replica。

• Schema 管理

  负责处理 DDL 请求并生成新 Schema。

Locality

租户下分区在各个 Zone 上的副本分布和类型称为 Locality。我们可以通过建租户指定 Locality 的方式决定租户下分区初始的副本类型和分布，后续可通过改变租户 Locality 的方式进行修改。

下边的语句表示创建 mysql_tenant租户，并且其租户下的分区在 z1、z2、z3 上都是全能型副本。

obclient> CREATE TENANT mysql_tenant RESOURCE_POOL_LIST =('resource_pool_1'), primary_zone = "z1;z2;z3", locality ="F@z1, F@z2, F@z3" setob_tcp_invited_nodes='%',ob_timestamp_service='GTS';

下边的语句表示变更 mysql_tenant 的 locality，使其租户下的分区在 z1、z2 是全能型副本，z3 是日志型副本。OceanBase 数据库会基于租户新旧 locality 的对比，决定是否创建/删除/转换对应 zone 的副本。

ALTER TENANT mysql_tenant set locality = "F@z1, F@z2, L@z3";

• 同一个 OBServer 不会有同一个分区一个以上的副本。

• 对于一个分区而言，其在一个 Zone 内最多存在一个 Paxos 副本，可以有若干个非 Paxos 副本。可以在 Locality 中指定非 Paxos 副本，如：

  • locality = "F{1}@z1, R{2}@z1"：表示 z1 有 1 个全能型副本，2 个只读型副本。

  • locality = "F{1}@z1, R{ALL_SERVER}@z1": 表示 z1 有一个全能型副本，并在同 zone 其余机器上创建只读型副本(可以没有只读型副本)。

RootService 会根据用户设置的 Locality，通过副本创建/删除/迁移/类型转换的方式，使分区的副本分布和类型满足用户配置的 Locality。

Primary Zone

用户可通过一个租户级的配置，使租户下分区 Leader 分布在指定的 Zone 上，此时称 Leader 所在的 Zone 为 Primary Zone。

Primary Zone 是一个 Zone 集合，用分号（;）分割表示不同的优先级，用逗号（,）分隔表示相同的优先级。RootService 会根据用户设置的 Primary Zone，按照优先级高低顺序，尽可能把分区 Leader 调度到更高优先级的 Zone 内，并在同一优先级的 Zone 间将 Leader 打散在不同的机器上。不设置 Primary Zone 的场合，会认为租户的所有 Zone 都是同一优先级，RootService 会把租户分区 Leader 打散在所有 Zone 内的机器。

用户可通过租户级配置，设置或修改租户的 Primary Zone。

示例如下：

• 租户创建时设置 Primary Zone，优先级 z1 = z2 > z3。

  obclient> CREATE TENANT mysql_tenant RESOURCE_POOL_LIST =('resource_pool_1'), primary_zone = "z1,z2;z3", locality ="F@z1, F@z2, F@z3" setob_tcp_invited_nodes='%',ob_timestamp_service='GTS';
  

• 变更租户 Primary Zone，优先级 z1 > z2 > z3。

  obclient> ALTER TENANT mysql_tenant set primary_zone ="z1;z2;z3";
  

• 变更租户 Primary Zone，优先级 z1 = z2 = z3。

  obclient> ALTER TENANT mysql_tenant set primary_zone =RANDOM;
  

说明

Primary Zone 只是其中一种选主参考因素，分区对应 Zone 的副本是否能成为 Leader 还需要参考副本类型、日志同步进度等因素。