#云原生数据库#
#Vitness#
一、Vitess是什么
Vitess是一个用于部署、扩展和管理大型mysql实例集群的数据库解决方案。它的架构是在公共或私有云架构中高效运行，就像在专用硬件上一样。它结合并扩展了许多重要的mysql特性和nosql数据库的可伸缩性。
二、Vitess可以解决以下问题：
1. 实现MYSQL的分片，应用只需很少的更改或无需更改
2. 部署和管理大型数据库集群实例
3. 裸设备到云的迁移
三、Vitess相对MySQL改进
| MySQL | Vitness |
| 每个MySQL连接的内存开销都在256KB到 3MB之间，具体取决于您使用的是哪个 MySQL版本。随着用户群的增长，您需要添 加RAM来支持更多连接，但RAM无助于加快 查询速度。另外，与获取连接相关的CPU成本 也很高。 |
Vitess基于gRPC的协议创建了非常轻量级的连接。 Vitess的连接池功能使用Go的并发支持将这些轻量级 连接映射到一小群MySQL连接。因此，Vitess可以轻 松处理数千个连接。 |
| 编写不好的查询（如未设置LIMIT的查询）可 能会对所有用户的数据库性能产生负面影响。 |
Vitess采用SQL解析器，使用一组可配置的规则来重 写可能会损害数据库性能的查询。 |
| 分区是对数据进行分区以提高可伸缩性和性能 的过程。MySQL缺乏本地分片支持，要求您 编写分片代码并在应用程序中嵌入分片逻辑。 |
Vitess支持各种分片方案。它还可以将表迁移到不同 的数据库中，并扩大或缩小碎片的数量。这些功能是 非侵入式执行的，只需几秒钟的只读停机时间即可完 成大部分数据转换。 |
| 使用可用性复制的MySQL集群具有主数据库 和一些副本。如果主人失败，副本应该成为新 的主人。这要求您管理数据库生命周期并将当 前系统状态传达给您的应用程序。 |
Vitess有助于管理数据库场景的生命周期。它支持并 自动处理各种场景，包括主站故障切换和数据备份。 |
| MySQL群集可以为不同的工作负载定制数据 库配置，例如用于写入的主数据库，用于 Web客户端的快速只读副本，批处理作业的 较慢只读副本等等。如果数据库具有水平分 片，则每个分片都会重复该设置，并且该应用 需要插入逻辑以了解如何找到正确的数据库。 |
Vitess使用由一致数据存储支持的拓扑，如etcd或 ZooKeeper。这意味着群集视图始终是最新的，并且 对于不同的客户端是一致的。Vitess还提供了一个代 理，可以有效地将查询路由到最合适的MySQL实 例。 |
四、Vitess整体架构
- Topology
Topology服务是一个包含服务器信息，分片方案和主从信息的元数据信息存储服务。Topology服务是基于一致性存储方案来实现数据一致
性，例如：zookeeper和etcd。用户可以通过使用vtctl（命令行）和vtctld（web）访问Topology。
- vtgate
vtgate是一个轻量代理服务器，它将查询路由到正确的vttablet并将合并的结果返回给客户端。vtgate接收到请求时会对sql进行解析，根据
Topology服务中的元数据判断路由到哪个vttablet；
vtgate是直接接受应用程序发起的查询的服务。因为客户端只需要能够找到一个vtgate实例即可正常访问，所以客户端的实现可以非常简
单。
- vttablet
vttablet是一个位于MySQL数据库实例前面的代理服务器，并且要求与对应的MYSQL实例部署在同一个Pod上。在JED中对于每个MySQL
实例对应的都有一个Tablet实现。
- vtctl
vtctl是用于管理弹性数据库集群的命令行工具。它允许人或应用程序轻松地与弹性数据库实现交互。通过Vtctl可以标识主从数据库， 创建
表， 启动故障转移， 执行分片（重新分片）等操作。
- vtctld
vtctld是一个HTTP服务器，允许您浏览存储在锁服务器中的信息。
- vtworker
vtworker负责处理长时间运行的进程。如：
1. 在分片分割和连接过程中重新划分不同的作业检查数据完整性
2. 垂直分割不同作业检查垂直分割和连接期间的数据完整性
- vtctlclient
通过客户端进行基本功能的校验。
使用方法：vtctlclient server 127.0.0.1:15999 command param
五、Vitess的使用方式
Vitess借助Kubernetes能更好的实现逻辑库及节点管理。
Kubernetes 是 Google 开源的 Docker 容器集群管理系统，Vitess 是 Kubernetes 用户的逻辑存储引擎的一个可选项。
Kubernetes 对一个计算集群中的节点进行调度，对这些节点之上的负载进行管理，并对包含有同一应用的容器进行分组以易于管理和发
现。使用 Kubernetes，你可以很容易去创建和管理一个 Vitess 集群，可谓开箱即用。
| 关键点 |
特性 |
| keyspace | keyspace 是逻辑上的数据库，在非shard场景下， 一 个keyspace对应一个MYSQL DataBase。从 Keyspace中读取数据和从一个MYSQL DataBase中 读取数据很像。但是根据读取数据时不同的一致性 要求，可以从一个master database或者从一个 replica读取数据。当一个keySpace被sharding成 多个Shard时，一个keyspace会对应多个MYSQL database。在这种情况下一个查询会被路由到一个 或者多个shard上，这取决于请求的数据所在的位 置。 |
| shard | 个shard就是在一个keyspace中的一个 horizontal partition 。每个 shard 都会包含一个 master实例和多个replica实例，目前一个shard包 含一个Master实例，一个Replica实例和一个 ReadOnly实例，但是若支持半同步复制则需要在一 个Shard中包含一个Master实例，两个Replica实例 和一个ReadOnly实例。而且不同的shard之间绝对 不会存在数据重叠的现象。 |
| master | 主库提供读写服务 |
| replicate | 提供读服务，缓解主库读压力 |
| rdonly | 会与主库断开复制，允许异步的服务（备份、分 析）使用 |
上面可以看出一个KeySpace可以跨越多个Mysql实例，而且每个Shard中的数据都是KeySpace中的一个数据子集，一个KeySpace由分散在各个Shard中的数据子集组成。
每个Shard在物理硬件上由多个MySQL实例和Tablet实例组成，一个shard具体包括：一个Master Mysql实例、一个Replica MySQL实例、一个ReadOnly MySQL实例和三个Tablet实例。
Vindexes分片键（路由）的设置
选择作为分片键的字段值应尽量唯一；在路由计算之前先将Sharding Key转换成字节数组，[0x80]是Sharding key的一个中间值。比如一个KeySpace如果有两个Shard，如果Sharding key对应的字节数组小于0x80的可以落到一个Shard上，大于或等于0x80则落到另一个Shard上。
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