[发明专利]一种分布式数据库的去中心化副本控制方法

说明书

本发明公开一种分布式数据库的去中心化副本控制方法，涉及分布式数据库技术领域，针对大规模数据库集群场景下，副本同步、更新的过程中占用的资源呈非线性增长的问题，采用的技术方案基于租约机制，1)引入副本队列进行副本分配，并确定是否需要进行副本或者租约的位置修改；2)引入存储队列进行单独的控制循环，通过查看每个存储块的总负载量，选择需要重新平衡的分布式数据库集群中的副本，并在分布式数据库集群某个节点上的副本需要迁移到其他节点时，通过保存的节点信息，选择一个合适的节点完成副本再平衡工作。本发明基于租约机制完成副本分配和副本再平衡，使大规模分布式数据库集群在副本进行负载均衡时所消耗的资源呈线性增长。

技术领域

本发明涉及分布式数据库技术领域，具体的说是一种分布式数据库的去中心化副本控制方法。

背景技术

随着互联网高速发展，构架于单机系统的数据库已无法满足越来越高的并发请求和越来越大的数据存储需求，因此，分布式数据库被愈加广泛的采用。全面兼容面向传统关系型数据库的SQL和事务，并且对分布式的天然友好，是分布式数据库解决方案的设计目标。它的核心功能主要集中在以下几点：

1)分布式存储:数据存储不受单机磁盘容量限制，可通过增加数据服务器的数量提升存储能力；

2)计算存储分离:计算节点无状态，可通过水平扩展增加算力。存储节点和计算节点能够分层优化；

3)分布式事务:高性能、完全支持本地事务ACID原义的分布式事务处理引擎；

4)弹性伸缩：可以随时随地的在不影响现有应用的情况下，动态对数据存储节点扩容和缩容；

5)多数据副本：自动将数据以强一致、高性能的方式复制到跨机房的多个副本，以保证数据的绝对安全；

6)HTAP：采用同一套产品混合处理联机事务处理(OLTP)的事务型操作和联机分析处理(OLAP)的分析型操作。

在分布式数据库系统中，副本是提升数据可用性、数据容错性、以及读吞吐的主要方式。对于多个副本来说，数据一致性处理常常成为开发者的重点关注话题。目前大多数分布式数据库采用中心化副本控制机制，主要思路是，建立一个中心化的协调节点进行数据操作管理，所有的数据库操作先发请求到这个中心节点，然后中心节点再将对应的操作下发到对应的普通节点，进而实现副本更新，数据一致性的处理。

中心化的副本控制架构方案简单清晰，所有关于副本的相关控制操作交给中心节点完成，并发控制由一个中心节点完成，使得分布式并发控制问题简化为单机并发控制问题。也就是在多个节点同时需要修改副本数据时，需要解决因并发造成的“读写”、“写写”等并发冲突问题，单节点场景下的并发控制总是更简单一些，一般通过加锁方式就可以解决。

中心化副本控制协议主要有primary-secondary协议。副本被分为两类，只有一个副本作为primary副本，其他副本为secondary副本。primary副本作为中心节点，负责副本的数据维护，如数据更新，并发控制，协调一致性等操作。

中心化节点可以很好地管理数据库中的副本，但是带来的风险是整个系统的可用性需要依赖这个中心节点，一旦中心节点因网络问题造成中断或处于不可用状态，整个系统将暂时失去服务能力，这也是中心化系统具备的单点问题。

因此，去中心化的副本控制机制应运而生，其所有节点都是对等的，不存在中心化节点，所有节点操作之前互相协商，以达到最终一致。

浪潮云溪数据库是云原生的分布式NewSQL数据库，其就是采用去中心化的副本控制机制，但是，在大规模数据库集群场景下，副本同步、更新的过程中占用的资源呈非线性增长。

发明内容

本发明针对分布式NewSQL数据库采用去中心化的副本控制机制时，大规模数据库集群场景下副本同步、更新的过程中占用的资源呈非线性增长的问题，提供一种分布式数据库的去中心化副本控制方法。