海外直播软件 Bigo 的 TiDB 4.0 线上实践
PingCAP公司2020-06-24 11:11
作者介绍：徐嘉埥，Bigo DBA，TUG 华南区大使。
Bigo 于 2014 年成立，是一家高速发展的科技公司。Bigo 基于强大的音视频处理技术、全球音视频实时传输技术、人工智能技术、CDN 技术，推出了一系列音视频类社交及内容产品，包括 Bigo Live、Likee、imo、Hello 语音等，在全球已拥有近 4 亿月活用户，产品及服务已覆盖超过 150 个国家和地区。
TiDB 4.0 在 Bigo 的使用情况
我们在今年年初开始使用 TiDB 4.0 测试版本，在测试的时候搭建了一个测试环境的集群，它始终会跟随着 TiDB 的最新版本迭代，所以我们前不久也迅速升级到了 4.0 GA 版。
对于 TiDB 在生产环境的上线，我们非常勇敢，也是非常大胆的部署了 2 套生产环境集群，这两个集群规模不算非常大，更多的是偏分析类的业务。一套是网络监控的分析，特点是数据量增长大，且 SQL 偏分析类，同时对响应时间由一定要求；还有一套是做大数据的下游存储，大数据分析后的数据提供线上的实时服务来使用，单表数据量通常也不小，大多是运营类的后台汇总业务。我们使用了 TiUP 进行集群部署，这也是官方相对比较推荐的部署方式，简单来说 TiUP 这个部署的方式比之前的 TiDB Ansible 好很多，解决了我们一大部分的问题。
另外，我们使用 TiDB 4.0 更多的组件和功能，包括 Pump、TiFlash 等等。由于 Bigo 的业务覆盖全球，所以我们希望在全球各个大洲（或者说各个大区）都能够部署上自己的服务，而服务的跨大洲延迟，对于一部分业务来说是不可接受的，因此我们会通过 Pump 之类同步的方式，来进行各洲之间的数据同步。关于 TiFlash，稍后我会花更多篇幅分享实践经验，熟悉我的 TiDB 社区伙伴们应该都知道，我总在各个场合夸“TiFlash 是真的香”。
我们为什么会使用 TiDB 4.0？
一方面业务上有新的需求，通常作为 DBA 我们会尽量去满足业务的需求。
比如 TiDB 4.0 支持通过字符集排序规则来控制大小写是否敏感，在此之前我们是没有办法控制的，所以说经常有业务同学向我们吐槽说你们 TiDB 的服务部署了之后，字符级的排序就跟“假”的一样，当然确实之前好像也是假的，因为没有办法控制。
还有一些电商、金融平台会使用悲观事务，而 TiDB 4.0 实现了 悲观事务，对于业务来说不需要那么关注一致性或者说数据冲突之类的问题了。
另一方面是运维方面的需求。
我们现在使用 TiUP 的包管理的方式来部署 TiDB，包括升级迭代，之前我们用的是 TiDB Ansible，需要做授权认证等一系列的工作，而且它通过 playground 也没有那么灵活。而 TiUP 做得更好的一点就是它更灵活，它的包管理机制不需要每一次授权都需要找最底层的 SaaS 团队让他们去开一些权限，会减轻更多的交互。而且我们可以通过 TiUP 来查看真个集群的状况。
还有就是备份功能，我们很多核心业务一直想在 TiDB 上做一些尝试，但是由于之前只能通过 Mydumper 或者磁盘快照等等，可能对 DBA 运维上不那么友好的方式去进行备份，现在 TiDB 4.0 已经有了非常完善的备份功能，因此我们会尽一切可能地去推动 TiDB 4.0 在更多业务中上线。
当然最重要、最核心的理由是 TiFlash。TiFlash 从架构上来看，在 KV 旁边多了一个列存的副本，这个副本当然也通过 MVCC 之类的可以做一致性的读取，更重要的它是一个列存。
按照我们之前的理解，我们会把线上或者我们会把所有的请求分为 OLTP 和 OLAP 这两类，那些灌输的知识都会告诉我们，线上实时的业务请求都是 OLTP 的请求，大数据的汇总都是 OLAP 的请求，但是我们真真正正的去想一想，真实的线上业务场景的请求真的只有 OLTP 吗？或者说所有经过大数据汇总的数据真的只有 OLAP 的查询吗？其实未必。很多业务场景上会有一些运营类的需求，会有实时报表类的查询。如果说我们用以往大数据的那一套东西，通常会是一个 T+1 或 T+N 的时间，做不到实时。但是线上业务需要去管理平台做汇总类的查询，有时候就直接把它扔到了线上TP 类的存储上去，当然有的业务会通过改索引、进行数据异构来做。但现在 TiFlash 给了我们另一种选择，就是通过增加一个新的列存副本来解决实时分析的场景。
在上图的右下角，我列了一个 SQL（处理了一些敏感信息），大家可以看到这个 SQL 有 100 多行，它有一堆的表和 groupby，还有一些条件，在上面还做了 SUM 计算。这个是实时业务的请求，通常放在线上的 MySQL 上或者放在只有 TiKV 引擎的 TiDB 上，可能要跑到分钟级甚至更多。在这个业务上面我们直接勇敢尝试了 TiFlash，事实证明直接使用 TiFlash 的引擎，我们可以把这样的请求直接降到 50 秒左右，这对于业务会更加友好，并且它的数据是实时的，因为 TiFlash 的每一个 Region 都是通过 TiKV 的 Region 来进行同步，并通过 Raft 保证一致性。
除此之外，TiDB 本身还可以和我们已有的大数据进行结合，通过 TiSpark 来直接打到下面的引擎层，包括 TiKV 和 TiFlash。
当然做了这样的优化以后，业务方通常还会看着我们说：DBA 大佬们能不能再给力一点？于是我们向 PinpCAP 技术团队寻求了一些帮助。是不是可以再给力一点呢？答案是可以的。
在 TiDB 4.0 GA 版本里，TiFlash 增加了两个新的算子，它可以把更多算子进行下推，同时把更多 Region 进行合并，也就是说多了两个相应的优化参数，这两个优化参数虽然默认是关闭的，但是我们可以通过设置将它打开，打开以后提升效果会非常明显，至少在我们的测试中提升了一倍以上，从原来的 25 秒稳定在了 11 秒到 12 秒。这样下来的话，实际上已经和线上的实时查询差距并不大了，也就是说我们拥有了非常实时的线上分析能力。
所以现在我们的业务会倾向于选择 TiFlash，而不是选择通过大数据的那一套数据的导入和导出，因为我所有的大数据导入、导出涉及数据管道的链路相对比较长，并且缺乏来回的校验，这也是我们在最终选择引擎的时候选择 TiFlash 的原因。
总的来说，Bigo 整个线上业务的所有的 TiDB 4.0 集群，都会至少配备一个 TiFlash 的副本。对于 DBA 来说，稳定性很重要，而 TiFlash 带来的保证是：至少不会变得更差，即使 TiFlash 的副本挂了，在没有其他 TiFlash 副本的情况下我们也同样可以把算子打到 TiKV 上。这就是我们作为 DBA 去选择 TiDB 4.0 以及选择 TiFlash 的重要原因。
基于 TiDB 4.0 我们还会做什么？
1. 对于同步场景的 TiCDC 尝试
我们的业务会有一个多点同步的问题，在多个大洲都有写入。多点同步的问题我们最开始是使用 Pump+Drainer 的方式，但因为我们会有一些多点写入的问题，所以还需要做一些去重之类的改造工作。而现在 Pump+Drainer 本身的部署还有一些可用性的问题，而且资源消耗也比较大，还会产生一些我们并不希望产生的中间 binlog，所以我们试图通过新的 TiCDC 数据同步工具来进行多个 TiDB 以及多个不同数据源之间的同步，我们可能还会再做一些自己的开发，包括解决冲突、数据之间的合并等等。
2. 基于 PD 的服务发现
因为整个 TiDB 很多业务部署架构是把 TiKV 和 TiFlash 作为引擎层的部署，TiDB Server 层或者是一个无状态的服务，大部分的业务会接在无状态的服务之上，再加一层类似于 proxy 之类的东西进行转发，以达到负载均衡。这个方法并没有非常优雅，比如将它上接上了容器以后，可能通过容器的弹性扩缩容以及其他的方式来做，就会出现 proxy 无法及时的感知到后端的变化的情况。
一个比较好的方面是 PD 基于 etcd 的一些接口，我们可以直接拿来用，然后从中发现可用的 TiDB 节点，当进行弹性扩容的时候，比如一波流量高峰来临的时候，弹性扩容一个无状态的 TiDB 会非常快，这时 PD 会迅速的发现那个 DB，我们就可以直接从 Client 端发现那个服务，直接把流量打过去。这样可以更快让一个扩容出来的服务快速上线，而这对于业务来说并不需要更多的改造。如果通过传统的方式，我们可能需要当扩容出来的 DB 真真正正的注册到服务以后，还需要再次在 proxy 中进行重新注册，就会拖慢了整个流程。
3. 基于 Dashboard 的更多的探索
下图是实际上是 TiDB Dashboard 的一张热点图：
作为一个 DBA，有的时候也会和业务产生一些“对立”的情况，比如业务同学：我没有做请求，我没有任何变化，我的数据没有热点、很均匀。但现在我们有了 TiDB Dashboard 以后，我们可以自己看到这个数据是「长什么样」的了。这个热点图横向是时间轴、纵向是各个数据的分区、分片，可以看到这个数据在某个时间、在各个分片上的量。如果再遇到当业务同学说“我的数据没有热点、我的数据完全均匀、我的数据非常 ok”的时候，DBA 就可以拿出一张这样的热点图来，明确指出哪个数据有热点、哪个数据有变化，业务上是不是有什么样的数据的倾向、或者有什么样的数据的变化导致了热点的产生。
很多时候业务同学也并不完全能够掌控自己的数据和变化趋势，有了这样一份“完全的数据快照”会给我们的工作带来巨大的便利。当然 Dashboard 同时带来了更多好处，比如说它更好地检查到慢查询，提供了检查各种日志的方式，我们甚至可以在 Dashboard 上面去一键抓取 Perf 火焰图，然后通过火焰图来分析当前的集群究竟问题出在什么地方。
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