隨著互聯網時代的發展，聯網業務高峰期間可能實時面臨高并發的訪問量。飛速增長的業務需求使得數據庫計算和存儲壓力急劇增大，負載峰值不斷攀升，將嚴重影響業務系統的正常訪問。為了解決此類問題，南大通用GBase 8c多模多態分布式數據庫增強了其在線擴容/縮容的能力。

在線擴容/縮容

GBase 8c因其優秀的在線擴容/縮容能力，能夠全面覆蓋用戶流量低高峰期的業務場景。用戶根據業務需求、策略等設置伸縮規則。在業務需求增長時，系統自動增加數據庫節點以保證計算存儲能力；在業務需求下降時，系統自動減少數據庫節點以節約成本。

擴容/縮容數據流圖

按照流程方式劃分，GBase 8c在線擴容/縮容可分為普通表、Hashbucket表兩種。默認創建普通表。普通表適合數據量小、數據文件有序的場景；Hashbucket表適合數據量大、數據文件繁雜、高并發的場景，在此類場景下，Hashbucket表的擴容縮容和查詢性能更優越。

以下分別簡述普通表和Hashbucket表在線擴容的原理。

普通表在線擴容原理

GBase 8c僅在數據重分布階段中表切換操作時，出現秒級或毫秒級的短暫下線。擴容其余時間內均支持業務在線。存儲節點擴容主要分為集群加節點、數據重分布兩個階段。

1. 集群加節點階段。此階段主要完成新節點的安裝、元數據同步、啟動等操作。

首先將新節點初始化并加到集群中，然后將老節點的元數據信息都同步到新節點中，為后續數據重分布階段做準備。在元數據同步后啟動、運行新節點，并切換Installation Group為新建的Node Group。

2. 數據重分布階段。此階段主要完成存儲節點擴容后數據的重分布，以及切換元數據。

首先在數據重分布之前，進行檢查新舊Node Group、創建臨時表和delete_delta表等準備工作。然后采用自研Hash數據分布算法，完成基線數據重分布操作，并追增擴容期間產生的業務數據，完成增量數據重分布。在最后一輪數據追增完成后，關閉數據追增模式，并完成表切換、刪除臨時列、更新Node Group等收尾操作。

HashBucket表在線擴容原理

此外，GBase 8c還支持創建HashBucket表。創建命令如下：

CREATE TABLE tab_name(rel_name rel_type) with(segment=on,bashbucket=on);

HashBucket表使用段頁式存儲方式，以解決數據文件多的問題。

每一個bucketid一段連續存儲，相同的bucketid存儲在相同文件。因此在線擴容/縮容進行數據搬遷時，僅需搬遷發生變化的bucketid對應的塊文件。在表切換、交換物理文件時，僅需在存儲結構進行修改。從而，數據搬遷量大大減少。

Hashbucket表擴容數據流圖

Hashbucket表擴容數據流圖如上所示。例如，擴容前，bucketid為1、2、3的數據存放在DN1節點，bucketid為4、5、6的數據存放在DN2節點。

擴容時，如果新節點不在原集群中，則需將新增的DN3加到集群中（如圖步驟①所示）。根據數據分布算法生成的新map，僅將bucketid為3、6的數據由老節點搬遷至新增的DN3節點（如圖步驟②所示），其他bucketid值的數據無需搬遷。由此看出，數據搬遷時只需移動發生變化的bucketid對應的數據，而非所有節點的數據重分布，減少擴容過程中的搬遷數據量，有效提高了擴容速率。

關于 GBase 8c

GBase 8c是基于openGauss3.0構建的一款多模多態的分布式數據庫，支持行存、列存、內存等多種存儲模式和單機、主備式、分布式等多種部署形態。GBase 8c具備高性能、高可用、彈性伸縮、高安全性等特性，可以部署在物理機、虛擬機、容器、私有云和公有云，為關鍵行業核心系統、互聯網業務系統和政企業務系統提供安全、穩定、可靠的數據存儲和管理服務。