GaussDB(DWS) 集群扩容系列一：集群扩容与数据重分布

集群扩容

当数据库在运行性能和存储上到达瓶颈时，就需要通过增加主机来提升集群的性能及存储能力，此时，原集群需要进行扩容。

如图所示，集群扩容流程包含了四个步骤：

1. 节点预处理：确保扩容的节点符合当前环境部署要求。

2. 添加主机：将主机和实例添加到指定物理集群。

3. 数据重分布：将物理集群原有数据重分布到新扩容节点中。

4. 扩容验证：扩容结束后，验证新加主机及新增服务是否正常。

其中，添加主机与数据重分布为两个核心步骤，也是耗时最长的步骤，接下来，主要介绍添加主机和重分布的步骤。

添加主机

添加主机的核心点就是让新增节点上的GaussDB实例和老集群上的实例具有相同的元数据信息，此部分内容涵盖技术点较多，将在以后章节中单独介绍。下面介绍一下添加主机过程中的gs_expand运维工具的使用方法：

修改集群部署配置文件（cluster.xml）

在集群部署配置文件中添加新增主机的信息：

注意事项：

a) 原有的主备关系不能破坏；

b) 新增节点上不能包含主备GTM和主备CM Server；

c) 新增点上的DN自行成环；

执行前置脚本

执行前置脚本gs_preinstall， 在任意一台旧集群机器的安装目录下，以root用户执行：

gs_preinstall -U perfadm -G users -X  /opt/cluster.xml  --alarm-type=1  --sep-env-file=/opt/temp/env

其中： -U：表示用户名；

-G：表示用户群组；

-X：表示配置文件的地址；

--alarm-type：表示告警类型：

a) 1表示使用FusionInsight的告警管理工具管理告警；

b) 2表示告警将写入syslog日志，不发送恢复告警；

c) 3表示预留给OLTP的接口。

执行添加主机

在集群用户perfadm下执行：

gs_expand -t dilatation -X /opt/cluster.xml --dilatation-mode=insert

其中：-t dilatation：表示添加主机；

-X：表示配置文件的地址；

--dilatation-mode=insert：insert表示在线模式，read-only表示离线模式。

至此，添加主机的步骤已经完成。

数据重分布

通常情况下，集群老节点上的数据量基本趋于饱和，只有将数据平均的搬迁到新节点上，才能降低老节点的负载，这就是数据重分布需要达到的目标。

在集群用户perfadm下执行：

gs_expand -t redistribute --fast-redis --parallel-jobs=4 --redis-mode=insert

其中：-t redistribute ：表示数据重分布；

--fast-redis：表示快速重分布模式；

--parallel-jobs=4：表示数据重分布的并发度为4；

--redis-mode=insert：insert表示在线模式，read-only表示离线模式。

在线重分布

在线扩容添加节点过程中会阻塞用户的DDL语句，但和离线扩容相比，阻塞时间较短，不阻塞用户数据的查询、插入、更新、删除语句，对用户业务影响小。

在线数据重分布过程中，对正在重分布的数据表，除少量场景有规格限制外，能保证大多数场景业务正常运行。

在线重分布期间的规格限制：

支持新建table、schema、tablespace、view、游标、存储等；

对于正在重分布的表，支持insert、select、update、delete、merge into、drop、copy、gds、truncate、truncate partition等操作；

对正在重分布的表，不支持绝大部分ALTER TABLE操作，包括修改表名、修改schema、新增或删除字段、删除分区、修改默认值等操作，但ALTER TABLE ... TRUNCATE PARTITION除外；

支持从jdbc、odbc、DS、gsql、LVS等客户端下发作业；

支持审计功能；

对于超过996列的宽表，该表重分布期间，仅支持insert和select操作，不支持delete、update操作；

不支持创建、删除、重命名database；

不支持创建、删除、重命名表空间；

不支持对正在重分布的表执行vacuum full和cluster命令，实际上，表完成重分布后也相当于完成了一次vacuum full操作；

data_redis是重分布预留的schema，用户应该避免创建同名的schema, 如果存在会导致重分布失败；

CN剔除和DN节点故障期间，集群状态为degraded，不支持在线重分布；

备份恢复期间，不支持与在线重分布同时使用；

增删cn期间，不支持与在线重分布同时使用；

用户业务对在线重分布的影响：

用户对重分布的表执行频繁的DDL和DML操作并且时间比较长时，会影响重分布时间，导致重分布作业处于pending中；

用户作业在事务中长时间对表加锁，会长时间阻塞对该表进行重分布，甚至导致该表重分布失败，并反复重试；

用户作业对正在重分布的表有大量的数据更新或删除时，会导致重分布多次追增时间较长，增加重分布时间；

用户作业如果有truncate或truncate partition操作，会中断重分布作业，重分布作业需要重入；

离线重分布

离线扩容采用read-only方式执行扩容重分布，在扩容加节点过程中，不建议执行用户业务，如果执行业务，会导致DDL相关语句报错。对于有大的数据库集群，扩容加节点执行时间很长，会导致用户业务被长时间阻塞。在扩容重分布阶段，仅允许用户执行查询操作，由于离线重分布会对重分布表加共享锁，用户插入、更新、删除数据都会被阻塞。由于大表的重分布时间很长，有可能几十分钟或一两个小时，被阻塞的用户作业会等锁超时而中断执行。

重分布进度查询

重分布过程中会创建以下几张表或视图，包括redis_progress视图、redis_progress_detail表、pgxc_redistb表、redis_status表和redis_config表。

它们各自的作用如下，管理员通过对应的视图或表可以查看重分布的进度。

管理员可以通过redis_progress视图查看重分布总体进度。

redis_progress_detail表记录了数据库中每张表重分布所耗时间。

pgxc_redistb表会在每个数据库中创建，记录了对应数据库中需要重分布的表。

redis_status表记录了重分布目前所处状态。

redis_config表记录了重分布的参数，可以直接通过修改数据库中的redis_config表来动态调整配置参数。

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