多数据库Citus集群的维护

　　译者 | 李睿

　　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。

　　一、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。

　　二、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。

　　三、执行

　　1.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。

　　2.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：

　　SQL

　　复制

　　1 CREATE DATABASE new_citus_database;

　　2 SELECT DBLINK_EXEC('dbname=new_citus_database user=postgres', $remote$

　　3CREATE EXTENSION citus;

　　4 $remote$);

　　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：

　　SQL

　　复制

　　1-- Create database on every worker

　　2SELECT run_command_on_workers($cmd$CREATE DATABASE new_citus_database;$cmd$);

　　3

　　4-- Connect to the fresh database on worker nodes and create the Citus extension

　　5 WITH citus_workers AS (SELECT node_name FROM citus_get_active_worker_nodes())

　　6 SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('host=%s dbname=new_citus_database user=postgres', node_name), $remote$

　　7 CREATE EXTENSION citus;

　　8 $remote$)

　　9 FROM citus_workers;

　　10

　　11 -- Add workers to the fresh database on the coordinator

　　12 WITH citus_workers AS (SELECT node_name FROM citus_get_active_worker_nodes() ORDER BY node_name)

　　13 SELECT DBLINK_EXEC('dbname=new_citus_database user=postgres', format($remote$

　　14 START TRANSACTION;

　　15 SELECT citus_add_node('%s', 5432);

　　16 COMMIT ;

　　17 $remote$, node_name))

　　18 FROM citus_workers;

　　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：

　　SQL

　　复制

　　1 ALTER DATABASE new_citus_database SET WORK_MEM = '256MB';

　　2 SELECT run_command_on_workers($cmd$

　　3 ALTER DATABASE new_citus_database SET WORK_MEM = '256MB';

　　4 $cmd$);

　　以及创建角色、授予权限和任何其他声明。

　　3.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：

　　SQL

　　复制

　　1 WITH databases AS (SELECT *

　　2 FROM (VALUES ('new_citus_database'),

　　3 ('another_citus_database')) AS t(db_name))

　　4 SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('dbname=%I user=postgres', db_name), $remote$

　　5 START TRANSACTION;

　　6 CREATE TABLE test_table

　　7 (user_id TEXT, data jsonb);

　　8 SELECT create_distributed_table('test_table', 'user_id');

　　9 CREATE VIEW test_table_view AS SELECT * FROM test_table;

　　10COMMIT;

　　11 $remote$)

　　12 FROM databases;

　　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：

　　SQL

　　复制

　　CREATE OR REPLACE PROCEDURE public.execute_on_databases_with_citus(statement TEXT)

　　LANGUAGE plpgsql AS

　　$$

　　DECLARE

　　db_name TEXT;

　　BEGIN

　　FOREACH db_name IN ARRAY (SELECT ARRAY_AGG(datname)

　　FROM pg_database

　　WHERE EXISTS(SELECT *

　　FROM DBLINK(FORMAT('dbname=%s', datname),

　　$cmd$SELECT TRUE FROM pg_extension WHERE extname = 'citus'$cmd$) AS t(citus_installed BOOLEAN))

　　AND datname NOT IN ('template0', 'template1'))

　　LOOP

　　RAISE NOTICE 'EXECUTING ON %', db_name;

　　EXECUTE FORMAT('SELECT * FROM dblink_exec(''dbname=%s'', $_CMD_$%s$_CMD_$);', db_name,

　　statement);

　　END LOOP;

　　END

　　$$;

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

　　SQL

　　复制

　　CALL execute_on_databases_with_citus($cmd$ALTER EXTENSION CITUS UPDATE$cmd$);

　　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。

　　4.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。

　　5.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：

　　复制

　　Shell

　　└── db

　　└── migration

　　├── R__test_table_view.sql

　　├── V1__init.sql

　　├── V2.0__create_new_citus_database.sql

　　├── V2.0__create_new_citus_database.sql.conf

　　├── V2.1__new_citus_database_configuration.sql

　　├── V3__another_citus_database.sql

　　├── V3__another_citus_database.sql.conf

　　├── V4__no_citus_database.sql

　　├── V5__common_table.sql

　　└── V6__update_citus_extension.sql

　　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。

　　四、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

　　复制

　　WITH databases AS (SELECT *

　　FROM (VALUES ('new_citus_database'),

　　('another_citus_database')) AS t(db_name))

　　SELECT DBLINK_EXEC(FORMAT('dbname=%I user=postgres', db_name), $remote$

　　START TRANSACTION;

　　CREATE TABLE IF NOT EXISTS test_table (user_id TEXT, data jsonb);

　　DO $$

　　BEGIN

　　EXECUTE $cmd$SELECT create_distributed_table('test_table', 'user_id');$cmd$;

　　EXCEPTION

　　WHEN SQLSTATE '42P16' THEN

　　RETURN;

　　END;$$;

　　COMMIT;

　　$remote$)

　　FROM databases;

　　五、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。