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DDS4.4功能概述

更新时间:2024-10-21 GMT+08:00
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文档数据库服务(Document Database Service,简称DDS)完全兼容MongoDB协议,提供安全、高可用、高可靠、弹性伸缩和易用的数据库服务,同时提供一键部署、弹性扩容、容灾、备份、恢复、监控和告警等功能。本次的4.4版本是以往版本的全面加强版,主要针对用户呼声较高的一些痛点重点进行了改进。本文主要介绍部分重点新特性,如果想要查看详细的特性变动,请移步《兼容性详情》

可变分片键(Mutable Shard Keys)

在DDS分片集群中,一个好的Shard key至关重要,因为它决定了分片集群在指定的Workload(工作量)下是否有良好的扩展性。但是在实际使用DDS的过程中,即使我们事先仔细斟酌了要选择的Shard Key,也会因为Workload的变化而导致出现Jumbo Chunk(超过预设大小的Chunk),或者业务流量都打向单一分片的情况。

在上一版本4.2中,虽然允许修改Shard key的Value,但是数据的跨分片迁移由于其基于分布式事务的实现机制,导致整个过程性能开销很大,不能很好的解决访问热点或者Jumbo Chunk问题。针对这类问题,在4.4版本中,您可以通过refineCollectionShardKey命令给现有的Shard Key增加一到多个Suffix Field来改善现有数据在Chunk上的分布情况。并且,由于refineCollectionShardKey命令不涉及任何形式的数据迁移,因此性能开销非常低。不过由于Shard Key需要相应的Index支持,因此在执行refineCollectionShardKey命令前,请提前创建新Shard Key所对应的Index。

以下操作演示了如何在DDS 4.4集群实例上使用可变分片键功能:

  1. 使用shardCollection命令,将test库下的coll集合按照customer_id字段进行范围分片(Range based sharding):
    use admin
    db.adminCommand({ 
      shardCollection: "test.coll",  
      key: { "customer_id": 1 }		
    })
  2. 为了将coll集合的分片键调整为customer_id字段和order_id字段,即{ "customer_id": 1, "order_id": 1 },首先需要创建对应索引:
    use test
    db.coll.createIndex({
      "customer_id": 1,
      "order_id": 1
    })
  3. 之后使用refineCollectionShardKey命令添加order_id作为一个Suffix Field,来改变分片键(命令执行完成后可以使用sh.status()命令验证修改结果):
    use admin
    db.adminCommand( {
       refineCollectionShardKey: "test.coll",
       key: { customer_id: 1, order_id: 1 }
    } )

对冲读(Hedged Reads)

页面响应速度直接影响用户使用体验,和经济效益息息相关。如果一个网页的加载时间超过3秒,那么用户的跳出率会大幅上升。针对这类问题,DDS 4.4版本提供了对冲读(Hedged Reads)的能力,意即在DDS分片集群中,mongos节点会把一个客户端的读请求同时发送给某个Shard分片的多个副本集节点,最后选择响应最快节点的返回结果回复给客户端,来减少业务侧感知到的延迟。

您可以通过配置Read Preference参数来使用对冲读(Hedged Reads)功能,因此可以针对每一个具体的Operation进行配置。

  • Read Preference配置为nearest时,默认开启对冲读(Hedged Reads)功能;
  • Read Preference配置为primary时,不支持对冲读(Hedged Reads);
  • Read Preference指定为其他参数时,需要显示地指明hedgeOptions才会启用对冲读功能。

例如:

db.collection.find({ }).readPref(
   "secondary",                      // mode设置
   [ { "usage": "read" },  { } ],    // tag标签
   { enabled: true }                 // hedgeOptions开关
)

默认读写关注(Default Read and Write Concerns)

在4.4以前的版本中,当要执行的操作没有显示指定readConcern或writeConcern时,会有默认行为。例如:readConcern默认为local,writeConcern默认为{w: 1}。但这个默认行为是不可以变更的,有时会带来不必要的麻烦。如果用户希望保证数据的强一致性,让所有的insert操作的writeConcern默认为{w: majority},令所有的read操作的readConcern默认为majority,那么只能在所有访问DDS的代码中来显示指定这个配置。

但在4.4新版本中,您可以通过setDefaultRWConcern命令来配置全局默认的readConcern和writeConcern,例如:

db.adminCommand({
  "setDefaultRWConcern" : 1,
  "defaultWriteConcern" : {
    "w" : "majority"
  },
  "defaultReadConcern" : { "level" : "majority" }
})

您也可以通过getDefaultRWConcern命令获取当前默认的readConcern和writeConcern。

复合哈希分片键(Compound Hashed Shard Keys)

在4.4以前的版本中,当您指定哈希分片键时,只能指定单字段的哈希分片键,但是长期以往很容易导致集合数据在分片上分布不不均。

在最新的4.4版本中支持了复合哈希索引,意即您可以在复合索引中指定单个哈希字段,可以作为前缀也可以作为后缀,位置不限,由此来支持复合哈希分片键。

参考用法如下:

sh.shardCollection(
  "test.coll",
  { "fieldA" : 1, "fieldB" : 1, "fieldC" : "hashed" }  //哈希字段作为后缀
)

sh.shardCollection(
  "test.coll",
  { "_id" : "hashed", "fieldA" : 1}		       //哈希字段作为前缀
)

这种灵活的复合哈希索引具有很多优点,消解很多库表设计的复杂性,例如:当集合指定的片键值是逐渐递增的,并且业务总是会访问那些最新加入数据,这会导致大部分的流量打向同一分片。在没有复合哈希分片键的情况下,需要先针对被访问的字段进行哈希值的计算,将结果作为特殊字段存放在文档中,然后再通过范围分片的方式指定其作为片键来解决这类问题。

但是在新版本中,直接把目标字段指定为哈希索引,即可轻松解决上述问题,极大简化了业务逻辑。

其他易用性增强

  1. Jumbo Chunk自动均衡。

    在之前版本出现Jumbo Chunk问题时,通常只能通过手动迁移Chunk解决,而在4.4新版本中支持Jumbo Chunk的自动迁移与平衡,该功能全程后台进行,减少了不必要的告警,缓解了运维人员的压力,让数据库具有更强的健壮性。

  2. 分布式事务支持单一文档大小超过16MB。

    在之前的版本中,当您尝试插入大于16MB的文档或尝试以使其超过16MB的方式更新现有文档的时,DDS服务器将返回错误。而在4.4版本中,DDS对于分布式事务放开了这一限制,以更加适应实际业务需求。

  3. projection增强。
    DDS 4.4版本完全兼容MongoDB 4.4版本的projection新语法和用法,例如:
    • projection中目前现在可以支持聚合语法,例如使用聚合算子等功能。
    • projection中支持使用json嵌套格式对指定字段进行映射。
    • projection中支持使用$符指定映射数组元素的具体index的子元素。
  4. find命令添加allowDiskUse选项。

    在DDS 4.4之前的版本,如果数据库在处理排序操作时超过内存使用限制,则具有阻塞排序的查找操作将失败。而在4.4版本中,find命令可以使用临时文件来支持大型无索引排序,当allowDiskUse选项为true时,find命令针对超过内存限制100MB的无索引(阻塞)排序操作,会使用磁盘上的临时文件。

    参考用法:

    db.coll.find({"location" : "unit12" })
        .sort({"time" : 1})
        .allowDiskUse()

总结

本次发布的DDS 4.4版本主要是一个增强已有能力、提高易用性的版本,除了上述解读,还有很多其他的优化,详情请参见《兼容性详情》

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