trove原理

版本:trove4.0
openstack版本:liberty

DBaaS是什么?

字面上理解数据库即是服务,简单来说就是以服务的形式为用户提供数据库服务

在云平台上使用trove有什么优势?

1,简化IT操作流程,降低使用数据库使用门槛举个例子,曾经我搭建一个LAMP网站,数据库要自己安装,创建,授权,必要的话,还要自己做主从很繁琐,而且不是专业人员也搞不定,有了Dbaas后,我只需要在控制台点几下就弄好。

2,自动化操作,自动的增、删、改、备。

3,更好的资源利用,你可以根据业务量,自由的对数据库实例进行伸缩。

架构解析

trove根其他一些openstak组件一样,它暴露一个public-api,通过这个api访问trove-service,同时也保存着一些数据库实例状态到数据库中。

组件功能

trove-api
用于操作请求的接收和分发操作提供REST风格的API,同时与trove-conductor和trove-taskmanager通信,一些轻量级的请求比如获取实例状态,实例数量等操作都是自身直接处理或访问
conductor和trove-taskmanager处理,比较重量级的操作比如创建数据库,创建备份等操作都是通过rpc传递给trove-taskmanager,taskmanager,然后在通过调用nova、swift、neutron、cinder等组件来完成操作。

trove-conductor
将vm内trove-guestagent发送的状态信息保存到数据库,与trove-guestagent的通信是通过rpc来实现的,trove-conductor这个组件的目的是为了避免创建的数据库的实例直接访问数据库,它是做为一个trove-guestagent将昨天写入数据库的中间件。

trove-taskmanager
执行trove中大部分复杂的操作,请求者发送消息到task manager,task manager在请求者的上下文中调用相应的程序执行这些请求。task manager处理一些操作,包括实例的创建、删除,与其他服务如Nova、Cinder、Swift等的交互,一些更复杂的Trove操作如复制和集群,以及对实例的整个生命周期的管理。trov-taskmanager就像是其他openstak服务的客户端,如nova,swift,cinder等,当要创建数据库实例时就将请求发送给nova,让nova去创建个实例,要备份的话就调用swift接口上传备份。

trove-guestagent
trove-guestagent集成在vm镜像里面,通过监听rpc里面task manager发过来的指令,并在本地执行代码完成数据库任务,taskmanager将消息发送到guest agent,guest agent通过调用相应的程序执行这些请求。

功能原理介绍(这里只介绍对mysql数据库的功能实现,因为trove对mysql支持比较成熟)

这里分别介绍三个功能的原理
1,创建数据库实例
2,创建数据库备份
3,mysql的集群

创建数据库实例

创建数据库实例时,实际上就是通过trove-taskmanager create_instance()方法去调用nova-api 然后调用 _get_injected_files方法将guet_info和trove-guetagent.conf信息注入到 数据库实例/etc/trove/conf.d/里面,提供给guest-agent进行后续的操作。

所以4.0版本的trove并不需要一开始就将trove-guestagent.conf这个配置文件封装在镜像里面,这个配置文件是通过nova注入的,所以镜像只需要配置好guest-agent从哪里读这个配置文件。剩下的就交给trove-guestagent

guest_info_file这个配置文件

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[DEFAULT]
guest_id=7ec35639-5139-4ae4-8388-8101e41cc0f7 #这个ID是trove 分配给这个实例的ID
datastore_manager=mysql #采用的是哪个datastore
tenant_id=f2f0e038ff0342a3bc99d8971f829ac2 #是哪个租户的

当你在控制台输入需要创建的云硬盘的大小时,实际上是通过调用taskmanager里面的_create_volume方法

收集齐上面那些信息后,然后调用nova来创建数据库实例

然后数据库实例里面的guest-agent会去读取通过nova注入的trove-guestagent.conf 去连接rpc读取taskmanager发送过来的操作请求。

剩下的一些操作比如创建数据库、创建用户这些都是taskmanager调用数据库实例里面的guest-agent去实现

guest-agent对mysql的一些操作实现是在

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/usr/lib/python2.7/dist-packages/trove/guestagent/datastore/mysql/service_base.py 他里面包含了
def _get_actual_db_status() #获取数据库实例状态方法

主要是通过调用/usr/bin/mysqladmin ping” 和ps -C mysqld h 去获取数据库实例状态

通过判断pid文件是否存在来判断mysql是否shutdown。

def create_database #创建数据库实例方法

def create_user #创建用户并且授权方法

后面还有删除数据库,删除用户,获取binlog,开始slave、关闭slave等方法
同时需要注意的是trove创建数据库实例时,会默认为每个数据库实例同时创建一个

SecGroup-xxx xxx为主机ID的安全组。
trove默认是不启动root用户的所以在控制台用户选项卡里面用户名称是不能填root的。

需要注意的是上述所有操作都是由trove用户来执行,所以必须要确认的是trove用户拥有sudo权限,否则会失败。

在执行完上述操作前此时数据库状态还是building状态的, 那就是 vm 正在启动,创建数据库,创建用户,对用户授权,同步my.cnf配置文件到数据库实例内,重启mysql ,trove-guestagent 发送 rpc 给trove-taskmanager,最后检测数据库成功运行后发送 Active 状态消息给 rpc,trove-taskmanager 收到 Active 消息后,不再发送创建数据库消息,而 trove-conductor 同时收到 trove-guestagent Active 消息后,去数据库里更新 trove instance 的状态,在trove list 就可以看见instance Active 的状态了。

备份还原

目前trove-guestagent只支持mysql的三种备份方式,一种是传统的mysql Dump方式一种是InnoBackupEx 还有增是InnoBackup的增量备份方式InnoBackupExIncremental。

备份的程序放在

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/usr/lib/python2.7/dist-packages/trove/guestagent/strategies/backup

其调用方式也比较简单,就是trove-guestagent.conf里面配置了什么备份方式就调用指定类执行里面的方法,方法内也都是一些软件的命令。

需要注意的是默认不配置是调用Innobackup
备份的日志会存在tmp目录下

备份完成后默认是会存储到swift内

默认备份在swift内的备份文件夹为database_backups 、开启压缩、ssl加密,分片等
调用SwiftStorage类里面的save方法上传到Swift中

其中会进行文件的校验
是备份上去的实际上有两个文件,第一个enc文件主要是用来分片使用,第二个文件才是主要的备份文件。

mysql主从

trove-master端先将当前数据备份到Swift—>然后taskmanager重新创建个数据库实例——>新创建的数据库实例将刚刚的备份从Swift拉下来根据里面的bin-log里面的GTID进行还原—->建立主从关系—检测创建成功taskmanager删除上传到Swift的备份。

备份前会做个检测,发现以前有备份就调用增量备份的方法节省空间,检测到没有就调用全备的方法
这里先做个变量定义,定义好增量备份和全备的变量

if判断调用全备还是增量备份。

目前trove只支持mysql的主从不支持主主并且还是异步的主从。
创建主从时,创建从同样是调用create_instance()方法

只是这里做了个判断,如果传过来了slave_of_id就调用__create_replication_slave()方法

__create_replication_slave()方法会去获去备份的ID ,然后继续调用nova创建主机

接下来操作会交给数据库实例里面的guest-agent进行操作。

guest-agent会先将备份文件从来Swift 下载下来。然后还原。接下来建立主从关系,这里要说明的是trove建立主从关系的方式有两种一种是传统的bin-log的形式,一种的用GTID的形式。

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在/usr/lib/python2.7/dist-packages/trove/common/cfg.py

这个是定义的两个不同的策略

同时也会调用不同的方法去执行
当你的配置文件为

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replication_strategy = MysqlBinlogReplication
replication_namespace = trove.guestagent.strategies.replication.mysql_binlog

调用的是

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/usr/lib/python2.7/dist-packages/trove/guestagent/strategies/replication/mysql_binlog.py

当你的配置文件为

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2
replication_strategy = MysqlGTIDReplication
replication_namespace = trove.guestagent.strategies.replication.mysql_gtid

调用的是

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/usr/lib/python2.7/dist-packages/trove/guestagent/strategies/replication/mysql_gtid.py

这两个文件有何不同,方法内定义的命令不同

GTID的概述:

全局事物标识:global transaction identifieds。

GTID事物是全局唯一性的,且一个事务对应一个GTID。

一个GTID在一个服务器上只执行一次,避免重复执行导致数据混乱或者主从不一致。

GTID用来代替classic的复制方法,不在使用binlog+pos开启复制。而是使用master_auto_postion=1的方式自动匹配GTID断点进行复制。

MySQL-5.6.5开始支持的,MySQL-5.6.10后开始完善。

在传统的slave端,binlog是不用开启的,但是在GTID中,slave端的binlog是必须开启的,目的是记录执行过的GTID(强制)。

下面介绍一下mysql GTID(忘记了从哪个网上摘录的)

GTID的组成部分:

前面是server_uuid:后面是一个序列号

例如:server_uuid:sequence number

7800a22c-95ae-11e4-983d-080027de205a:10

UUID:每个mysql实例的唯一ID,由于会传递到slave,所以也可以理解为源ID。

Sequence number:在每台MySQL服务器上都是从1开始自增长的序列,一个数值对应一个事务。

GTID比传统复制的优势:

更简单的实现failover,不用以前那样在需要找log_file和log_Pos。

更简单的搭建主从复制。

比传统复制更加安全。

GTID是连续没有空洞的,因此主从库出现数据冲突时,可以用添加空事物的方式进行跳过。

GTID的工作原理:

master更新数据时,会在事务前产生GTID,一同记录到binlog日志中。

slave端的i/o 线程将变更的binlog,写入到本地的relay log中。

sql线程从relay log中获取GTID,然后对比slave端的binlog是否有记录。

如果有记录,说明该GTID的事务已经执行,slave会忽略。

如果没有记录,slave就会从relay log中执行该GTID的事务,并记录到binlog。

在解析过程中会判断是否有主键,如果没有就用二级索引,如果没有就用全部扫描。

要点:

1、slave在接受master的binlog时,会校验master的GTID是否已经执行过(一个服务器只能执行一次)。,

2、为了保证主从数据的一致性,多线程只能同时执行一个GTID。