多数据库Citus集群的维护

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简介

本文将介绍如何管理Citus集群的数千个数据库管理员采用的数百个数据库。本指南提供了一个完整且经过实战考验的解决方案。

本指南适用于数据库管理员(DBA),他们使用Citus管理PostgreSQL节点的内部集群,Citus是PostgreSQL的扩展,可实现水平可扩展性和列式存储。

当人工维护集群成为一项艰巨的工作时,每个数据库管理员(DBA)都会在某个时候达到一个阈值,并且一些自动化解决方案的必要性变得越来越明显。这里将讨论这种自动化解决方案的一个示例。

设置

使用以下Citus集群进行分析:

  • PostgreSQL 14.2,Citus 10.2。
  • Btrfs文件系统上的21个节点(包括一个协调节点),zstd压缩级别为10。
  • 集群内36个数据库,遵循“一个租户一个数据库”的原则。
  • pg_database_size报告的数据总量为151TB,btrfs fi使用报告的数据量为30TB。

集群中的每个数据库都包含自己独特的表和视图,包括物化、权限和配置参数。

特征

在自动化过程中,可以得出自动化解决方案应具备的以下一组特征:

  • 简单:维护过程应该简单、明显、连贯和统一。尽量减少复杂的指令、从不支持的自定义shell脚本和部落知识。
  • 审计:应记录在集群上执行的每个操作,其中包括操作的作者、操作的目的、日期和执行的确切命令。
  • 历史性:当集群从备份中恢复时,应用到集群的一组更改应该很容易重新应用。

基础

为了解决这些原则,决定使用Flyway数据库迁移工具。它允许通过版本化的迁移脚本对数据库模式进行增量演化。

迁移脚本存储在带有持续交付(CD)机制的Git存储库中,配置为在每次提交时运行迁移。这样,为了将更改应用到集群,数据库管理员(DBA)应该使用迁移SQL脚本创建提交并推送它。

这种设置非常常见,甚至适用于普通PostgreSQL,但对于Citus,有一些细微差别:一些命令应该在集群中的所有节点上执行,有时在特定节点上执行。幸运的是,PostgreSQL和Citus中有足够的机制来涵盖几乎所有用例。

单点维护

为了对集群中的数据库进行维护,最好创建一个专用数据库。在进一步的示例中,这将被称为维护。这是一个方便维护相关扩展和功能的地方,但最重要的是它保存了Flyway的历史表,反映了集群中所有数据库的演变,而不是在每个数据库中都有单独的历史表。

将在维护时执行的迁移脚本应该能够创建其他数据库,以及在它们上执行SQL。这就是dblink扩展发挥重要作用的地方:它允许连接到任何其他PostgreSQL服务器,包括localhost,并在那里执行任意SQL。考虑到这一点,创建带有Citus扩展的数据库的迁移脚本如下所示:

需要注意的一点:数据库不能在事务中创建,因此需要通过脚本配置文件禁用它进行迁移。

在新数据库上创建Citus扩展是不够的。根据文档,为了让Citus工作,有必要:

  • 在工作节点上创建同名数据库。
  • 在这些数据库上创建Citus扩展。
  • 使用集群中每个工作节点的地址调用citus_add_node()。

这很麻烦,因为它需要人工连接到工作人员或专用的Ansible剧本。幸运的是,维护数据库已经包含了从SQL脚本执行此操作所需的所有工具:

在这里,DBLINK_EXEC用于连接集群中的所有工作节点,以及协调器。对于DBLINK_EXEC不支持的SELECT语句,有一个解决方法:START TRANSACTION; ... COMMIT;

可以以类似的方式配置新创建的数据库:

以及创建角色、授予权限和任何其他声明。

维护多个数据库

类似的方法用于在一个脚本中管理几个数据库。例如,假设已经创建了另一个数据库,另一个_citus_database,并且有必要在那里创建相同的表和视图。使用CTE可以轻松实现:

在实践中,视图的创建应该被提取到一个特殊的可重复脚本中。

而代替CTE,创建实用程序PL/SQL函数是可能的并且更可取。例如,当在同一个实例上存在安装和未安装Citus扩展的数据库时,拥有一个仅在安装了Citus的数据库上运行SQL语句的函数会很方便。此类函数的示例如下所示:

有了这样的功能,运行ALTER EXTENSION citus UPDATE就很容易了。例如:

所描述的管理方式非常灵活,允许数据库管理员(DBA)实现流畅管理体验所需的每一个逻辑。

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注意事项

根据设置,可能需要配置.pgpass文件以便能够通过dblink连接到工作节点。从历史上看,它是作为Citus安全配置的一部分完成的,但随着Citus11的发布,它发生了变化。

综合

以上将前面描述的所有步骤放入迁移脚本中。迁移脚本的顺序在磁盘上可能如下所示:

有了这样的结构,如果使用CLI工具,现在可以调用flywaymigrate,或者如果喜欢Gradle插件,可以调用./gradlewflywayMigrate-i。将其推送到Git并配置最喜欢的持续集成(CI)/持续交付(CD)工具,例如GitLab或GitHubActions,将获得具有所需特征的解决方案。

局限性

以上所描述的方法有一个严重的局限性:由于DBLINK_EXEC的性质,多数据库语句是非事务性的。它要求迁移脚本以某种方式是幂等的:或者通过数据操作语言(DML)语句中的IFNOTEXISTS类子句,或者通过DROP重新创建对象。用Citus对象实现可能有点棘手,但几乎总是存在一种解决方法。例如,可以像这样使表的创建具有幂等性:

SQL

结语

这一指南展示了使用Citus集群获得最佳管理体验的基本原则和工具。Flyway工具的功能与Citus、dblink和PL/pgSQL提供的功能相结合,使数据库管理员(DBA)可以轻松管理各种规模的集群。

参考

https://mp.weixin.qq.com/s/xB4mTY1lgE38SNU2jYdCDg

https://dzone.com/articles/maintenance-of-a-citus-cluster

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