数据库重构之路，以 OrientDB 到 NebulaGraph 为例
“本文由社区用户 @阿七从第一视角讲述其团队重构图数据库的过程，首发于阿七公众号「浅谈架构」”
一、写在前面
读过我公众号文章的同学都知道，我做过很多次重构，可以说是“重构钉子户”，但是这次，重构图数据库 OrientDB 为 NebulaGraph（https://www.nebula-graph.com.cn/），可以说是我做过最艰难的一次重构。
那这篇文章就来聊聊，图数据库重构之路。
二、难点在哪里
- 历史包袱重，原来使用 OrientDB 系统是2016年开始开发的，逻辑很复杂，历史背景完全不清楚。
- 业务不了解，我们是临时接的大数据需求，之前没有参与过这块业务，完全不了解。
- 技术栈不了解，图数据库是第一次接触（团队中也没有人了解），OrientDB 和 NebulaGraph 之前都没有接触过，原来老系统大部分代码是 Scala 语言写的，系统中使用的 HBase、Spark、Kafka，对于我们也比较陌生。
- 时间紧迫
总结来说: 业务不了解，技术栈不熟悉
tips: 大家思考一个问题，在业务和技术栈都不熟的情况下，如何做重构呢？
三、技术方案
下面介绍一下本次重构技术方案
1、迁移背景
猎户座的图数据库 OrientDB 存在性能瓶颈和单点问题，需升级为 NebulaGraph。
老系统是用使用技术栈无法支持弹性伸缩，监控报警设施也不够完善。
具体的使用痛点后续我将会写一篇文章具体讲述下，本篇就不详细展开了。
2、调研事项
注：既然业务都不熟悉，那我们都调研了哪些东西呢？
- 对外接口梳理：梳理系统所有对外接口，包括接口名、接口用途、请求量 QPS、平均耗时，调用方（服务和 IP）；
- 老系统核心流程梳理：输出老系统整理架构图，重要的接口（大概 10 个）输出流程图；
- 环境梳理：涉及到的需要改造的项目有哪些，应用部署、MySQL、Redis、HBase 集群 IP，及目前线上部署分支整理；
- 触发场景：接口都是如何触发的，从业务使用场景出发，每个接口至少一个场景覆盖到，方便后期功能验证；
- 改造方案：可行性分析，针对每一个接口，如何改造（OrientDB 语句改为 NebulaGraph 查询语句），入图（写流程）如何改造；
- 新系统设计方案: 输出整理架构图，核心流程图。
3、项目目标
完成图数据库数据源 OrientDB 改造为 NebulaGraph，重构老系统统一技术栈为 Java，支持服务水平扩展。
4、整体方案
我们采用了比较激进的方案:
- 从调用接口入口出发，直接重写底层老系统，影响面可控；
- 一劳永逸，方便后期维护；
- 统一 Java 技术栈、接入公司统一服务框架，更利于监控及维护；
- 基础图数据库应用边界清晰，后续上层应用接入图数据库更简单。
注：这里就贴调研阶段画的图，图涉及业务，我这里就不列举了。
5、灰度方案
灰度方案
- 写请求：采用同步双写
- 读请求：按流量从小到大陆续迁移、平滑过渡
灰度计划
| 阶段一 | 阶段二 | 阶段三 | 阶段四 | 阶段五 | 阶段六 | 阶段七 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0% | 1‰ | 1% | 10% | 20% | 50% | 100% |
| 同步双写, 流量回放采样对比，100% 通过、预计灰度 2 天 | 灰度 2 天 | 灰度 2 天 | 灰度 5 天、此阶段要压测 | 灰度 2 天 | 灰度 2 天 | - |
注：
- 配置中心开关控制，有问题随时切换，秒级恢复。
- 读接口遗漏无影响, 只有改到的才会影响。
- 使用参数 hash 值作为 key，确保同一参数多次请求结果一致、满足 abs(key) % 1000 < X ( 0< X < 1000， X 为动态配置 ) 即为命中灰度。
题外话：其实重构，最重要的就是灰度方案，这个我在之前文章《浅谈这些年做过的千万级系统重构项目》也提到过。本次灰度方案设计比较完善，大家重点看阶段一、在灰度放量之前，我们用线上真实的流量去异步做数据对比，对比完全通过之后，再放量，本次对比阶段比预期长了很多（实际上用了 2 周时间，发现了很多问题）。
6、数据对比方案
未命中灰度
未命中灰度流程如下：
先调用老系统，再根据是否命中采样（采样比例配置 0% ~ 100%），命中采样会发送 MQ，再在新系统消费 MQ，请求新系统接口，于老系统接口返回数据进行 JSON 对比。对比不一致，发送企业微信通知，实时感知数据不一致，发现并解决问题。
反之亦然！！
7、数据迁移方案
- 全量（历史数据）：写脚本全量迁移，上线期间产生不一致从 MQ 消费近 3 天数据
- 增量：同步双写（写的接口很少，写请求 QPS 不高）
8、改造案例 - 以子图查询为例
改造前：
@Override
public MSubGraphReceive getSubGraph(MSubGraphSend subGraphSend) {
logger.info("-----start getSubGraph------(" + subGraphSend.toString() + ")");
MSubGraphReceive r = (MSubGraphReceive) akkaClient.sendMessage(subGraphSend, 30);
logger.info("-----end getSubGraph:");
return r;
}
改造后：
定义灰度模块接口
public interface IGrayService {
/**
* 是否命中灰度 配置值 0 ~ 1000 true: 命中 false:未命中
*
* @param hashCode
* @return
*/
public boolean hit(Integer hashCode);
/**
* 是否取样 配置值 0 ~ 100
*
* @return
*/
public boolean hitSample();
/**
* 发送请求-响应数据
* @param requestDTO
*/
public void sendReqMsg(MessageRequestDTO requestDTO);
/**
* 根据
* @param methodKeyEnum
* @return
*/
public boolean hitSample(MethodKeyEnum methodKeyEnum);
}
接口改造如下， kgpCoreService 请求到 kgp-core 新服务，接口业务逻辑和 orion-x 保持一致、底层图数据库改为查询 NebulaGraph：
@Override
public MSubGraphReceive getSubGraph(MSubGraphSend subGraphSend) {
logger.info("-----start getSubGraph------(" + subGraphSend.toString() + ")");
long start = System.currentTimeMillis();
//1. 请求灰度
boolean hit = grayService.hit(HashUtils.getHashCode(subGraphSend));
MSubGraphReceive r;
if (hit) {
//2、命中灰度 走新流程
r = kgpCoreService.getSubGraph(subGraphSend); // 使用Dubbo调用新服务
} else {
//这里是原来的流程 使用的akka通信
r = (MSubGraphReceive) akkaClient.sendMessage(subGraphSend, 30);
}
long requestTime = System.currentTimeMillis() - start;
//3.采样命中了发送数据对比MQ
if (grayService.hitSample(MethodKeyEnum.getSubGraph_subGraphSend)) {
MessageRequestDTO requestDTO = new MessageRequestDTO.Builder()
.req(JSON.toJSONString(subGraphSend))
.res(JSON.toJSONString(r))
.requestTime(requestTime)
.methodKey(MethodKeyEnum.getSubGraph_subGraphSend)
.isGray(hit).build();
grayService.sendReqMsg(requestDTO);
}
logger.info("-----end getSubGraph: {} ms", requestTime);
return r;
}
9、项目排期计划
投入人力: 开发 4 人，测试 1 人
主要事项及耗时如下:
10、所需资源
略，这里不展开讲述。
四、重构收益
经过团队 2 个月奋斗，目前已完成灰度阶段，收益如下
- NebulaGraph 本身支持分布式扩展，新系统服务支持弹性伸缩，整体支持性能水平扩展；
- 从压测结果看，接口性能提升很明显，可支撑请求远超预期；
- 接入公司统一监控、告警，更利于后期维护。
五、总结
本次重构顺利完成，感谢本次一起重构的小伙伴，以及大数据、风控同学支持，同时也感谢 NebulaGraph社区（https://discuss.nebula-graph.com.cn/），我们遇到一些问题提问，也很快帮忙解答。
谢谢你读完本文 (///▽///)
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