OceanBase的重要基础设施——DBReplay

2018 年 10 月 20 日 云栖社区

云栖君导读：9月，OceanBase 2.0 在云栖大会上重磅发布。我们将在接下来的时间里为大家持续推出 “OceanBase 2.0 技术解析系列” 文章，分别从可运维性、分布式架构、数据可用性、性价比及兼容性五个方面对OceanBase 2.0的产品新特性及其背后的技术原理进行深入的解析。今天我们就从可运维性中一个很重要的功能DBReplay聊起，更多内容欢迎持续关注本系列！

本文作者：沈炼

现任蚂蚁金服OceanBase DBA团队高级技术专家，2014年加入阿里巴巴，从事领域涉及蚂蚁核心业务上OB、数据流基础设施运维体系建设等，目前主要负责OceanBase的高可用体系建设工作。

背景介绍

传统数据库如何平滑迁移至OceanBase，迁移到OceanBase后如何平滑升级，如何保障稳定性，这是架构师们不得不考虑的问题。今天我们将重点介绍一个专门为这些场景而生的利器 —— DBReplay。

DBReplay是从生产库截取的真实流量，然后再在测试库回放用于测试数据库系统的功能和性能的工具。它不仅回放读流量，也回放写流量，保证在整个回放过程中的数据和真实线上的数据是一致的，所有查询基于的快照点和真实线上也是一致的，并且保证SQL执行过程中的数据集与生产库完全一致，从而在测试库覆盖生产库的每一个功能场景和性能场景。

整体架构介绍

DBReplay的整体架构图如上图所示：

通过备份恢复功能，使用在线库的数据恢复出一个测试库，恢复到具体某一个点，称为回放点
截取在线库回放点以后所有的流量生成流量文件，流量文件的结束点称为截止点
通过一个离线处理的程序分析所有的流量文件，生成真正用于回放的回放文件。这个过程主要解决事务间的依赖关系
主控机读取流量回放文件控制多个客户端回放截取流量到测试库，回放期间，我们可以进行各项测试工作，例如业务功能验证，数据库升级验证，外部系统功能验证
采集流量回放期间测试库的各项指标，与在线库进行比对，分析功能差异，性能差异，数据差异
通过备份恢复功能，使用在线库的数据恢复出一个比对库，恢复到截止点，与测试库的数据进行全量比对，判断数据是否完全一致

应用场景介绍

1. 传统数据库平滑迁移OceanBase

传统数据库迁移OceanBase的过程中，最大的难点就是如何验证OceanBase的兼容性。业务系统非常复杂，例如订单型业务、状态型业务、契约型业务、分析型业务，这些业务的流量特点和使用数据库的方式各不相同，大量专门设计的测试验证方案不但成本昂贵，而且很难完全覆盖真实场景。DBReplay正是为这一场景而生，我们以MySQL迁移OB为例，其架构图如下：

由于目标库是MySQL数据库，为了避免对业务系统的侵入，我们采取了tcpdump的方式去抓取流量，这是一个通用的方案，避免各种环境下的权限问题。抓取的流量分别在MySQL测试环境和OB测试环境进行回放，并做功能比对、性能比对和数据比对，并生成报表。

结合OceanBase的MySQL兼容性和Oracle兼容性，最终做到传统数据库到OceanBase的平滑迁移。基于该方案，我们支持了蚂蚁内部的MySQL/Oracle上的业务向OceanBase的平滑迁移。

2.OceanBase平滑升级

业务系统运行在OceanBase以后，OceanBase需要给这些业务系统在响应时间，吞吐量，高可用，可扩展性等方面提供服务级别的保证。对OceanBase的任何变更（例如OceanBase升级），都需要进行全方面的测试和验证，然后才能发布到生产环境。大量的测试验证方案很难完全覆盖真实场景，DBReplay解决了以上挑战。我们可以在流量回放阶段进行OceanBase升级，并验证升级过程中的稳定性及升级后的执行计划变化，对于不正确的执行计划进行提前绑定。

3.功能验证

DBReplay还提供了加速回放功能，可以用来模拟大促等业务流量暴增的场景；可以搭建回归环境，通过DBReplay回放业务流量，从而进行功能验证，例如我们在蚂蚁内部搭建了一个高可用体系回归环境，进行7*24的故障注入，验证高可用体系的覆盖率和正确性。

结语

阅读《文明之光》有所感，印刷术是人类历史上最重要的发明之一，其传承人类的文明，让人类得以快速发展。历史上，有两个人独立发明了印刷术，一个是中国宋代的毕昇（雕版印刷术），一个是德国人古腾堡（活字印刷术）。

毕昇的发明比古腾堡早了400年，但在发明之后，基本上没有实际应用。活字印刷术在中国的普及，是在古腾堡解决了好几个毕昇没有触及的关键性技术问题后（古腾堡字幕库，手摇印刷机，排字、校对、装版一整套印刷工艺流程），才使得活字印刷术最终取代了雕版印刷。

活字印刷术相比雕版印刷术而言可谓是颠覆式的创新。但是，这种创新仅仅靠一项关键性技术远远不够，还必须解决和它相关联和配套的技术，才能让它成为改变世界、开创历史的杀手锏。

OceanBase相比于传统数据库已经进行了颠覆式的创新，融合了关系数据库与分布式系统的优势，这种融合使得OceanBase可以跨机房、跨地域、甚至跨洲际部署实现较高的金融级可用性和事务的强一致性。OceanBase基于低成本通用硬件，具备在线水平扩展能力，创造了4200万次/秒处理峰值的世界纪录。

同样，仅仅依靠单独突破是远远不够的，我们需要解决“配套”设施的问题，才能让OceanBase真正的发挥出威力。DBReplay正是这样的一个重要的基础设施，解决了传统数据库迁移OceanBase过程中的一些列问题，以及迁移到OceanBase后的稳定性保障问题。