Aerospike基础知识

Aerospike基础知识

介绍

Aerospike是一个分布式，可扩展的NoSQL数据库。该架构有三个主要目标：

• 为Web级应用程序创建灵活，可扩展的平台。

• 提供传统数据库所期望的稳健性和可靠性（如ACID）。

• 以少的人工参与提供运营效率。

架构

•客户端层：此群集感知层包括开源客户端库，可实现Aerospike API。

•集群和数据分布层：该层管理集群通信并自动执行故障转移，复制，跨数据中心同步以及智能重新平衡和数据迁移

•数据存储层：该层可以将数据可靠地存储在DRAM和Flash中，以便快速检索。

客户端层（Client Layer）

客户端层能监控cluster的所有节点，并且能够自动感知所有节点的更新，同时掌握数据在cluster内的分布，特点：

• 高效性：Client的基础架构确保请求能够到相应的节点读写数据，减少响应时间。

• 稳定性：如果节点出错，不需要重启Client端，并且保持服务的正确性

• 连接池：为了减少频繁的open/close TCP操作，Client会在内部维护一个连接池保持长连接

分布层（Distibution Layer）

负责管理集群内数据的平衡分布。备份、容错和不用集群之前的数据同步。如果新增节点，只需要向集群中添加新的Aerospike server,不需要停止当前的服务，包含三个模块：

• 集群管理模块：基于Paxos-like Consensus Voting Process算法来管理和维护集群内的节点，并用心跳（Heart，包含active和passive）来监听所有节点的状态，用于监听节点间的连通性。

• 数据迁移模块：当有节点添加和删除是，该模块保证数据的重新分布，按照系统配置的复制因子确保每个数据块跨节点和跨数据中心复制。

• 事务处理模块：确保读写一致性，写操作先写Replica，再写master

事务模块主要负责以下任务：

• Sync/Async Replication(同步/异步复制)：为保证写一致性，在提交数据之前向副本传播更新并将结果返回客户端

• Proxy（代理）：集群重新配置期间客户端可能出现短暂过期，透明代理请求到其他节点。

• Duplicate（副本解析）：当集群从活动分区恢复时，解决不同数据副本之间的冲突。

数据存储层（Data Layer）

负责数据的存储，Aerospike是schema-less的键-值数据库，数据存储模式：

• 命名空间：数据存储在namespace中；namespace可以分为不同sets和records，每条record包含一个的key和一个或多个bins值。

• 索引：Aerospike Indexs包含Primary Indexs和Second Indexs，索引只存储在内存中。

• 磁盘：与其它基于文件系统数据库的不同之处，在于Aerospike为了达到更好的性能选择了直接访问SSD的raw blocks（row device），并特别优化了Aerospike的小化读、大块写和并行SSD来真加响应速度和吞吐量。

数据模型

Aerospike采用无模式（schema-less）数据模型，这意味着存储在库中的数据不符合严格模式。允许动态添加新类型的bin。尽管如此，仍然需要遵守bin名称与数据的对应关系。应用程序必须利用bin的一致性来保障查询和聚合的正确性。

Aerospike 键值存储（KVS）操作将键与一组命名值相关联。在集群启动时，Aerospike配置策略容器 - namespace（RDBMS 数据库） - 它控制一组数据的保留和可靠性要求。命名空间分为set（RDBMS 表）和record（RDBMS 行）。每条记录都有一个的索引键，以及一个或多个包含记录值的bin（RDBMS 列）。

命名空间(namespace)

命名空间是数据容器。命名空间实际上可以是数据库或一组数据库的一部分，如标准RDBMS中所述。在命名空间中收集数据的方式与数据的存储和管理方式有关。命名空间包含记录，索引和策略。策略规定了命名空间行为，包括：

• 如何存储数据：在DRAM或磁盘上。

• 记录存在多少个副本。

• 记录到期时间等

官方命名空间配置参考

集合（sets）

在命名空间（namespace）中，记录可以属于一个称作集合（set）的逻辑容器。集合（set）为应用程序提供了收集记录组的能力。集合（set）继承了包含它的namespace的策略，也可为set指定其他的策略。例如，可以仅针对特定集合的数据指定二级索引，或者可以对特定集合执行扫描操作。

记录（records）

Aerospike数据库是一个行存储，专注于单个记录（RDBMS 行）。记录是数据库中的基本存储单元。记录可以属于命名空间或命名空间中的集合。记录使用密钥作为其标识符。

记录包括以下内容：