跳转至

K-Safety 最佳实践

原文：K-Safety Best Practices | 作者：Shrirang Kamat、Soniya Shah

概述

本文档概述 K-safety、数据安全性及节点依赖关系的核心概念，是理解 Vertica 高可用与恢复机制的基础。

K-Safety

K-safety 衡量数据库集群的容错能力。K 值表示数据库中数据副本的数量。要在 Vertica 中实现高可用，分段投影必须至少有 1 个 buddy projection，非分段投影则必须在所有节点上复制。Vertica 通过 K-safety 来强制执行这些投影要求。

K=1 的约束

在 K-safety = 1 的数据库中，Vertica 自动创建的投影会带有 buddy projection。但如果手动创建投影时未指定 ksafe1 关键字，该投影就不会有 buddy projection，并将被标记为 unsafe（不安全），受到以下限制：

  • 不会更新（not up to date）
  • 无法刷新
  • 无法接收加载的数据
  • 不能用于查询

检查 K-Safety

SELECT GET_DESIGN_KSAFE();

数据安全性（Data Safety）

非分段投影在集群每个节点上都有一份数据副本。对于 K=1 的数据库，每个分段投影都有一个包含数据副本的 buddy projection。

分段与 Buddy 节点

在分段投影中，数据根据投影设计中指定的分段表达式拆分为多个 segment。属于分段投影及其 buddy projection 的数据 segment 在节点上偏移分布。

拥有某个数据 segment 及其副本的两个节点称为 buddy 节点。它们之间共享依赖关系。

下图展示了节点依赖关系。节点 1 和节点 2 是 buddy 节点，共享数据 segment S1 的依赖；节点 2 和节点 3 共享 segment S2 的依赖，以此类推：

KSafetyBP NodeDependencies

查询节点依赖

方法 1 — buddy pair 列表：

SELECT dependency_id, min(node_name) AS node_x, max(node_name) AS node_y
FROM vs_node_dependencies JOIN nodes ON node_oid = node_id
GROUP BY 1 HAVING count(*) = 2 ORDER BY 1;

输出示例：

dependency_id |        node_x        |        node_y
--------------+----------------------+----------------------
0             |        node1         |        node3
1             |        node2         |        node4
2             |        node3         |        node4
3             |        node2         |        node5
4             |        node1         |        node5
(5 rows)

方法 2 — 位图方式：

SELECT GET_NODE_DEPENDENCIES();

输出示例：

get_node_dependencies
-----------------------------------------------------------------------------
Deps:
00110 - cnt: 2
01001 - cnt: 2
01100 - cnt: 2
10001 - cnt: 2
10010 - cnt: 2
11111 - cnt: 9
00001 – name: Node 2
00010 – name: Node 1
00100 – name: Node 3
01000 – name: Node 4
10000 – name: Node 5
(1 row)

方法 3（8.0.1+）— 带节点名称的详细输出：

SELECT get_node_dependencies_verbose();

位图解读

8.0.1 之前的版本中，get_node_dependencies 不提供位到节点的映射。最右 bit 代表 node_id 最小的节点，最左 bit 代表 node_id 最大的节点。

查看节点按 node_id 升序排列的名称：

SELECT node_name FROM nodes ORDER BY node_id;
  • bit 值 1 = 该节点与另一个同样 bit=1 的节点互为 buddy
  • 例如位图 00110：node_id 第二小的节点和 node_id 第三小的节点是 buddy
  • cnt = 该依赖关系对应的 projection buddy pair 数量
  • 全 1 的位图（如 11111） = 非分段投影，cnt 表示数据库中非分段投影的数量

依赖环

如果将节点视为顶点、节点间的依赖关系视为边画成图，K=1 的数据库会形成一个环，每个顶点有 2 条边：

KSafetyBP NodeDependenciesRing

  • 如果环中所有节点都有 3 条边 → K=2
  • 如果仅部分节点有多于 2 条边 → rebalance 未完成

重新计算节点依赖

SELECT RECOMPUTE_NODE_DEPENDENCIES();

高可用与数据安全性

K=1 的 Vertica 数据库在满足以下条件时保持 UP 且完全可用：

  1. 数据库中超过半数节点处于 UP 状态
  2. 依赖环中没有相邻的两个节点同时 DOWN

这个特性称为 data safety。

举例

  • 节点 1 和节点 4 同时宕机 → ✅ 数据库仍 UP（不相邻）
  • 节点 1 和节点 5 同时宕机 → ❌ unsafe SHUTDOWN（相邻，数据 segment 不可访问）

查询关键节点

当有节点 DOWN 时，可查询关键节点列表，适合计划性维护前评估风险：

SELECT * FROM critical_nodes;

最佳实践建议

1. 只用 K=1，不推荐 K=2

K=1 K=2
资源消耗基准 多消耗 50% 系统资源
不容忍相邻节点同时 DOWN 可容忍相邻两节点同时 DOWN
推荐 不推荐（相邻双节点同时宕机概率极低，得不偿失）

2. 大集群配置 Fault Groups（故障组）

对于跨越两个以上机架的大集群，务必通过定义 fault group 实现机架感知。

详见 Vertica 文档：High Availability with Fault Groups

这样可将 buddy segment 分布在不同机架，避免单机架故障导致相邻节点同时 DOWN。

数据库恢复与 Data Safety

启动 Vertica 时需要：

  • 超过半数节点形成 quorum（法定人数）
  • 依赖环中不能有相邻节点被排除在外

详见 Vertica 文档：K-Safety

关键 SQL 速查

用途 SQL
查 K-safety SELECT GET_DESIGN_KSAFE();
查 buddy pair SELECT ... FROM vs_node_dependencies JOIN nodes ...
查依赖位图 SELECT GET_NODE_DEPENDENCIES();
查依赖位图+名称（8.0.1+） SELECT get_node_dependencies_verbose();
重算节点依赖 SELECT RECOMPUTE_NODE_DEPENDENCIES();
查关键节点 SELECT * FROM critical_nodes;

扩展阅读