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版本：0.10

概述

作为分布式数据库，GreptimeDB 提供了不同的灾难恢复（DR）解决方案。

本文档包括以下内容：

  • DR 中的基本概念
  • GreptimeDB 中备份与恢复（BR）的部署架构。
  • GreptimeDB 的 DR 解决方案。
  • DR 解决方案的比较。

基本概念​

  • 恢复时间目标（RTO）：指灾难发生后业务流程可以停止的最长时间，而不会对业务产生负面影响。
  • 恢复点目标（RPO）：指自上一个数据恢复点以来可接受的最大时间量，决定了上一个恢复点和服务中断之间可接受的数据丢失量。

下图说明了这两个概念：

RTO-RPO-explain

  • 预写式日志（WAL）：持久记录每个数据修改，以确保数据的完整性和一致性。

GreptimeDB 存储引擎是一个典型的 LSM 树：

LSM-tree-explain

写入的数据首先持久化到 WAL，然后应用到内存中的 Memtable。 在特定条件下（例如超过内存阈值时）， Memtable 将被刷新并持久化为 SSTable。 因此，WAL 和 SSTable 的备份恢复是 GreptimeDB 灾难恢复的关键。

  • Region：表的连续段，也可以被视为某些关系数据库中的分区。请阅读表分片以获取更多详细信息。

组件架构​

GreptimeDB​

在深入了解具体的解决方案之前，让我们从灾难恢复的角度看一下 GreptimeDB 组件的架构：

Component-architecture

GreptimeDB 基于存储计算分离的云原生架构设计：

  • Frontend：数据插入和查询的服务层，将请求转发到 Datanode 并处理和合并 Datanode 的响应。
  • Datanode：GreptimeDB 的存储层，是一个 LSM 存储引擎。Region 是在 Datanode 中存储和调度数据的基本单元。Region 是一个表分区，是一组数据行的集合。Region 中的数据保存在对象存储中（例如 AWS S3）。未刷新的 Memtable 数据被写入 WAL，并可以在灾难发生时恢复。
  • WAL：持久化内存中未刷新的 Memtable 数据。当 Memtable 被刷新到 SSTable 文件时，WAL 将被截断。它可以是基于本地磁盘的（本地 WAL）或基于 Kafka 集群的（远程 WAL）。
  • 对象存储：持久化 SSTable 数据和索引。

GreptimeDB 将数据存储在对象存储（如 AWS S3）或兼容的服务中，这些服务在年度范围内提供了 99.999999999％ 的持久性和 99.99％ 的可用性。像 S3 这样的服务提供了单区域或跨区域的复制，天然具备灾难恢复能力。

同时，WAL 组件是可插拔的，例如使用 Kafka 作为 WAL 服务以提供成熟的灾难恢复解决方案。

备份与恢复​

BR-explain

备份与恢复（BR）工具可以在特定时间对数据库或表进行完整快照备份，并支持增量备份。 当集群遇到灾难时，你可以使用备份数据恢复集群。 一般来说，BR 是灾难恢复的最后手段。

解决方案介绍​

GreptimeDB Standalone 的 DR 方案​

如果 GreptimeDB Standalone 在本地磁盘上运行 WAL 和数据，那么：

  • RPO：取决于备份频率。
  • RTO：在 Standalone 没有意义，主要取决于要恢复的数据大小、故障响应时间和操作基础设施。

选择将 GreptimeDB Standalone 部署到具有备份和恢复解决方案的 IaaS 平台中是一个很好的开始，例如亚马逊 EC2（结合 EBS 卷）提供了全面的备份和恢复解决方案。

但是如果使用远程 WAL 和对象存储运行 Standalone，有一个更好的 DR 解决方案：

DR-Standalone

将 WAL 写入 Kafka 集群，并将数据存储在对象存储中，因此数据库本身是无状态的。 在影响独立数据库的灾难事件发生时，你可以使用远程 WAL 和对象存储来恢复它。 此方案能实现 RPO=0 和分钟级 RTO。

有关此解决方案的更多信息，请参阅独立模式的 DR 解决方案。

基于双活互备的 DR 解决方案​

Active-active failover

在某些边缘或中小型场景中，或者如果你没有资源部署远程 WAL 或对象存储，双活互备相对于 Standalone 的灾难恢复提供了更好的解决方案。 通过在两个独立节点之间同步复制请求，确保了高可用性。 即使使用基于本地磁盘的 WAL 和数据存储，任何单个节点的故障也不会导致数据丢失或服务可用性降低。

在不同区域部署节点也可以满足区域级灾难恢复要求，但可扩展性有限。

注意

双活互备功能仅在 GreptimeDB 企业版中提供。

有关此解决方案的更多信息，请参阅基于双活-备份的 DR 解决方案。

基于单集群跨区域部署的 DR 解决方案​

Cross-region-single-cluster

对于需要零 RPO 的中大型场景，强烈推荐此解决方案。 在此部署架构中，整个集群跨越三个 Region，每个 Region 都能处理读写请求。 两者都必须启用跨 Region DR 并使用远程 WAL 和对象存储实现数据复制。 如果 Region 1 因灾难而完全不可用，其中的表 Region 将在其他 Region 中打开和恢复。 Region 3 作为副本遵循 Metasrv 的多种协议。

此解决方案提供 Region 级别的容错、可扩展的写入能力、零 RPO 和分钟级或更低的 RTO。 有关此解决方案的更多信息，请参阅基于单集群跨区域部署的 DR 解决方案。

基于备份恢复的 DR 解决方案​

/BR-DR

在此架构中，GreptimeDB Cluster 1 部署在 Region 1。 BR 进程持续定期将数据从 Cluster 1 备份到 Region 2。 如果 Region 1 遭遇灾难导致 Cluster 1 无法恢复， 你可以使用备份数据恢复 Region 2 中的新集群（Cluster 2）以恢复服务。

基于 BR 的 DR 解决方案提供的 RPO 取决于备份频率，RTO 随要恢复的数据大小而变化。

阅读备份与恢复数据获取详细信息，我们计划为此解决方案提供一种内部 BR 工具。

解决方案比较​

通过比较这些 DR 解决方案，你可以根据其特定场景、需求和成本选择最终的选项。

DR 解决方案容错目标RPORTOTCO场景远程 WAL 和对象存储备注
独立模式的 DR 解决方案单区域备份间隔分钟或小时级低小型场景中对可用性和可靠性要求较低可选
基于双活-备份的 DR 解决方案跨区域0分钟级低中小型场景中对可用性和可靠性要求较高可选商业功能
基于单集群跨区域部署的 DR 解决方案多区域0分钟级高中大型场景中对可用性和可靠性要求较高必需
基于 BR 的 DR 解决方案单区域备份间隔分钟或小时级低可接受的可用性和可靠性要求可选

参考资料​