亚信安慧AntDB-M负载均衡

负载均衡是分布式系统中常用的技术，主要是将工作任务均衡分布到系统的各个资源点上，可以充分利用系统资源。

AntDB-M分布式内存数据库节点角色可以分为管理节点(MN)、计算节点(CN)和数据节点(DN)三种。管理节点收到客户端连接请求后，会经由负载均衡模块为客户端分配集群内的服务端节点，流程图如下图所示：

图1：AntDB-M 负载均衡示意图

通常负载均衡算法会将工作负载平均分布到所有节点，但是AntDB-M分布式数据库的节点存在计算/存储节点类型、主备状态等差异，因此我们在设计均衡算法时结合考虑了节点类型、主备状态等信息。

算法实现

AntDB-M管理节点内部维护了集群中所有机器的元数据信息，并通过心跳更新机器状态与信息。当新连接到达管理节点后，管理节点根据均衡策略返回客户端多个可用节点，客户端依次轮询连接。具体算法步骤如下：

1、节点类型判断

AntDB-M分布式集群可以根据需求配置CN节点与DN节点，构建MN+DN结构或MN+CN+DN结构的结构。当集群结构为MN+CN+DN时，管理节点可以根据需求指定分配CN或DN节点，未指定时会默认优先分配CN节点。负载均衡算法第一步会判断需求节点类型，获取对应类型机器。

2、主备选择

AntDB-M各分片可搭建主从集群保证分片的高可用。当分片存在主从节点时，管理节点可以根据请求的只读属性，为请求分配分片的主节点或从节点。对于非只读请求返回分片主节点，只读请求优先获取备节点，无可用备节点时返回主节点。

2、最少连接数

MN会通过心跳维护集群内所有节点状态信息，负载均衡算法获取到多个符合条件的节点后，会根据各节点当前连接数状态，优先返回连接数最少的节点。

经过上述均衡策略之后，管理节点会依照节点优先程度，至多向客户端返回3个可用节点。

实践示例

1、相关操作

节点类型控制：AntDB-M通过变量antdb_route_mode(session_variable)控制负载均衡暴露节点类型，使用show variables like “antdb_route_mode”查看当前暴露的节点，使用 set session antdb_route_mode=“DN”改变暴露的节点。当集群结构发生改变时，antdb_route_mode值会根据集群结构自动进行调整，仅当集群结构为MN+CN+DN时可以指定暴露节点类型。

UDF：AntDB-M内置了UDF：get_route(ip,read_only)供客户端调用。其中read_only为连接请求的只读属性。

2、实践

下面通过几个简单的示例展示负载均衡功能用法及均衡结果。以如下集群结构为例，搭建1个MN、1个CN、2个一主两备DN的集群。

图2：集群结构

此时默认对外暴露节点为CN：

图3：负载均衡暴露节点类型

查看负载均衡结果：

图4：CN负载均衡结果

可见此时MN只会暴露给客户端CN节点。修改antdb_route_mode为“DN”后再次查看负载均衡结果：

图5 DN负载均衡结果

此时负载均衡可以根据客户端请求只读属性，返回DN分片主节点或备节点。手动在21、22、32节点上建立一个连接后，可以看到此时负载均衡返回结果会根据各节点连接数进行选择，实现负载均衡。负载均衡结果如下图所示：

图6：最少连接数均衡结果

综上所述，在分布式数据库中，想要合理利用各个服务器，最大程度发挥集群性能，负载均衡必不可少。