StarRocks跨集群迁移最佳实践｜得物技术

2024-07-09 302

一、引言

2024年之前，DBA维护的StarRocks集群存在在用低版本多、稳定性受组件bug影响大的问题，给日常运维带来一定压力，版本升级迫在眉睫。于是，我们在今年年初安排了针对2.5以下版本升级2.5.13的专项。这里和大家分享下，针对因版本兼容问题而不能原地升级的场景下，进行跨集群升级时迁移数据方面的实践。

二、方案流程

方案可行性评估口径

针对跨集群迁移方案的评估，主要从迁移成本角度考虑，主要分为资源成本和稳定性成本：

资源成本

完成迁移所需要的人力工时投入、软硬件投入（如使用哪些三方平台、需要多少机器资源、带宽资源等）。

稳定性成本

数据迁移过程中，线上业务一般仍会继续提供服务，则迁移操作对系统产生的压力可能影响正常的生产服务，随之会带来额外的稳定性成本。这里从迁移服务产生系统压力的可监控预警能力评估稳定性成本。

方案设计

方案一：StarRocks外表

1. 技术原理

1.19 版本开始，StarRocks支持将数据通过外表方式写入另一个StarRocks集群的表中。这可以解决用户的读写分离需求，提供更好的资源隔离。用户需要首先在目标集群上创建一张目标表，然后在源StarRocks集群上创建一个Schema信息一致的外表，并在属性中指定目标集群和表的信息。

通过INSERT INTO写入数据至StarRocks外表，可以将源集群的数据写入至目标集群。借助这一能力，可以实现如下目标：

集群间的数据同步；
读写分离。向源集群中写入数据，并且源集群的数据变更同步至目标集群，目标集群提供查询服务。

2. 方案评估

3. 适用场景

数据量较小（200G以内）；
无三方平台可用；
数据迁移无需考虑稳定性成本；
测试场景快速验证；
存在hll、bitmap类型字段，但是又没有底表数据进行数据重建（hll/bitmap类型字段借助三方组件进行迁移的方案可参考官方文档flink导入至-bitmap-列、flink导入导入至-hll-列等）；
Array/Map/Row等复杂类型的迁移。

方案二：Flink Connector

1. 技术原理

Flink是一个框架和分布式处理引擎，用于在无边界和有边界数据流上进行有状态的计算。Flink能在所有常见集群环境中运行，并能以内存速度和任意规模进行计算。随着不断迭代，Flink已提供了接口统一的批流处理模型定义，同时提供了灵活强大的DataStream API和抽象度更高的Table API，供开发人员尽情发挥，更提供了SQL支持。

Flink提供了丰富的Connector，用以打通各类数据源，形成强大的数据联通能力。StarRocks官方也推出了导入和导出Connector，满足基于Flink对StarRocks的读写能力。

2. 方案评估

3. 适用场景

数据量较大；
有三方平台可用；
稳定性要求高，期望控制稳定性成本；
有24h持续同步需求。

方案规划

在同步操作前，需要明确待同步的数据范围，统计较精确的待迁移数据量，评估数据迁移所需耗时，决策数据迁移完成时间等。

方式一

结合预期的同步完成DDL，集群每天可用于同步的时间段，推导出同步时需要达到的速率。

计算公式：

预期同步最大速率(MB/s)=待同步数据总量(MB)/同步总耗时(天)/每天可同步时间(个小时/天)

方式二

根据集群负载可支持的最大速率、集群每天可用于同步的时间段，计算完成同步所需的时间。

同步总耗时(天)=待同步数据总量(MB)/预期同步最大速率(MB/s)/每天可同步时间(个小时/天)

注意

准确的待迁移数据量评估，依赖数据时间范围的确认。对于新旧集群双写场景，同步的最晚时间是完全双写介入的那一天（包含）。
预期同步最大速率(MB/s)，需要兼顾集群当前流量和预估可承受的最大流量，避免因数据同步给集群造成预期外的压力，影响线上服务稳定性。

方案实施

方案一：外表

1. 创建外表

在源集群/库上创建外表，指向目标集群。

建议创建一个外表专用db，用于与源db隔离，避免误操作风险。

CREATE EXTERNAL TABLE external_db.external_t
(
    k1 DATE,
    k2 INT,
    k3 SMALLINT,
    k4 VARCHAR(2048),
    k5 DATETIME
)
ENGINE=olap
DUPLICATE KEY(`timestamp`)
PARTITION BY RANGE(`timestamp`)
(PARTITION p20231016 VALUES [("2023-10-16 00:00:00"), ("2023-10-17 00:00:00")),
PARTITION p20231017 VALUES [("2023-10-17 00:00:00"), ("2023-10-18 00:00:00")))
DISTRIBUTED BY HASH(k1) BUCKETS 10
PROPERTIES
(
    "host" = "127.0.0.x",
    "port" = "9020",
    "user" = "${user}",
    "password" = "${passwd}",
    "database" = "test_db",
    "table" = "t"
);

2. 写入外表

在源集群/库上写入外表。

insert into external_db.external_t select * from db.other_table;

3. 优缺点

方案二 Flink SQL

1. 接入实时计算平台

本方案基于我司自研的实时计算平台（Flink任务开发调度平台）实现，需要业务方先接入平台，拥有专属项目空间和计算资源，这里不再赘述。

2. 新建Flink SQL任务

同步任务SQL即为Flink SQL，分为定义数据来源表、定义数据输出表、定义同步ETL SQL三部分。

定义数据来源表

语法上遵守Flink SQL规范，更多参数设置可参见官方文档使用Flink Connector读取数据-使用 Flink SQL读取数据。

注意事项：

StarRocks与Flink SQL的数据类型映射；
Flink scan参数设置，尤其是超时（time-out）类字段的设置，建议往大了设置；
考虑到数据迁移的源端和目标端的库、表均同名，在定义时需要对源表和输出表的表名做区分，以免混淆错乱。比如源表命名为{table名}_source，输出表命名为{table名}_sink 。

示例：

CREATE TABLE rule_script_etl_source (
  `timestamp` TIMESTAMP,
  `identity_id` STRING,
  `app` STRING,
  `cost` BIGINT,
  `name` STRING,
  `error` STRING,
  `script` STRING,
  `rule_id` STRING
) WITH (  
    'connector'='du-starrocks-1.27', --具体值以官方组件或自研组件定义为准
    'jdbc-url'='jdbc:mysql://1.1.1.1:9030?useSSL=false&rewriteBatchedStatements=true',
    'scan-url'='1.1.1.1:8030',
    "user" = "${user}",
    "password" = "${passwd}",
    'database-name'='test_db',
    'table-name'='rule_script_etl',
    'scan.max-retries'='3',
    'scan.connect.timeout-ms'='600000',
    'scan.params.keep-alive-min'='1440',
    'scan.params.query-timeout-s'='86400',
    'scan.params.mem-limit-byte'='1073741824'
);

定义数据输出表

注意事项：

StarRocks与Flink SQL的数据类型映射；
Flink sink参数设置，尤其是超时（time-out）类字段的设置，建议往大了设置；
尽量进行攒批，减小对StarRocks的导入压力；
考虑到数据迁移的源端和目标端的库、表均同名，在定义时需要对源表和输出表的表名做区分，以免混淆错乱。比如源表命名为{table名}_source，输出表命名为{table名}_sink ；
如果输出表是主键模型，表定义中字段列表后需要加上PRIMARY KEY ({primary_key}) NOT ENFORCED。

示例：

CREATE TABLE rule_script_etl_sink (
  `timestamp` TIMESTAMP,
  `identity_id` STRING,
  `app` STRING,
  `rule_id` STRING,
  `uid` BIGINT,
  `cost` BIGINT,
  `name` STRING,
  `error` BIGINT,
  `script` STRING,
  `sink_time` TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`identity_id`) NOT ENFORCED  # 仅适用主键模型
) WITH (
    'connector'='du-starrocks-1.27',
    'jdbc-url'='jdbc:mysql://1.1.1.2:9030?useSSL=false&rewriteBatchedStatements=true',
    'load-url'='1.1.1.2:8030',
    "user" = "${user}",
    "password" = "${passwd}",
    'database-name'='test_db',
    'table-name'='rule_script_etl',
    'sink.buffer-flush.max-rows'='400000',
    'sink.buffer-flush.max-bytes'='94371840',
    'sink.buffer-flush.interval-ms'='30000',
    'sink.connect.timeout-ms'='60000',
    'sink.wait-for-continue.timeout-ms'='60000'
);

定义同步ETL

一般为insert select语句；可以根据自身需求，添加一些ETL逻辑。

注意事项：

有映射关系的非同名字段，添加as，提升可阅读性；
前后字段类型不一样的，需要使用case as进行显式类型转换；
如果是仅输出表包含的字段，也需要在select子句中显式指出，并使用case null as {dataType}的形式进行类型转换；
部分String/VARCHAR(n)类型字段中，可能存在StarRocks Flink Connector使用的默认列分隔符(参数sink.properties.column_separator，默认\t)、行分隔符(参数sink.properties.row_delimiter，默认\n)，导致导入是报“errorLog:Error:Value count does not match column count. Expect xx, but got xx. Row:xxx”错误，需要替换为自定义的分隔符；
select子句尽量添加filter信息，一般是分区字段，以便Flink根据同步任务设置的并行度，拆分任务，生成合适的执行计划。

示例：

insert into rule_script_etl_sink
select
  `timestamp`,
  `identity_id`,
  `app`,
  `rule_id`,
  cast(null as BIGINT) `uid`,
  `cost`,
  `name`,
  cast(`error` as BIGINT) `error`,
  `script`,
  `timestamp` as `sink_time`
from rule_script_etl_source
where `timestamp` >='2023-08-20 00:00:00' and `timestamp` < '2023-09-20 00:00:00';

完整示例：

CREATE TABLE rule_script_etl_source (
  `timestamp` TIMESTAMP,
  `identity_id` STRING,
  `app` STRING,
  `cost` BIGINT,
  `name` STRING,
  `error` STRING,
  `script` STRING,
  `rule_id` STRING
) WITH (  
    'connector'='du-starrocks-1.27',
    'jdbc-url'='jdbc:mysql://1.1.1.1:9030?useSSL=false&rewriteBatchedStatements=true',
    'scan-url'='1.1.1.1:8030',
    "user" = "${user}",
    "password" = "${passwd}",
    'database-name'='test_db',
    'table-name'='rule_script_etl',
    'scan.max-retries'='3',
    'scan.connect.timeout-ms'='600000',
    'scan.params.keep-alive-min'='1440',
    'scan.params.query-timeout-s'='86400',
    'scan.params.mem-limit-byte'='1073741824'
);

CREATE TABLE rule_script_etl_sink (
  `timestamp` TIMESTAMP,
  `identity_id` STRING,
  `app` STRING,
  `rule_id` STRING,
  `uid` BIGINT,
  `cost` BIGINT,
  `name` STRING,
  `error` BIGINT,
  `script` STRING,
  `sink_time` TIMESTAMP,
  PRIMARY KEY (`identity_id`) NOT ENFORCED  # 仅适用主键模型
) WITH (
    'connector'='du-starrocks-1.27',
    'jdbc-url'='jdbc:mysql://1.1.1.2:9030?useSSL=false&rewriteBatchedStatements=true',
    'load-url'='1.1.1.2:8030',
    "user" = "${user}",
    "password" = "${passwd}",
    'database-name'='test_db',
    'table-name'='rule_script_etl',
    'sink.buffer-flush.max-rows'='400000',
    'sink.buffer-flush.max-bytes'='94371840',
    'sink.buffer-flush.interval-ms'='30000',
    'sink.connect.timeout-ms'='60000',
    'sink.wait-for-continue.timeout-ms'='60000',
    'sink.properties.column_separator'='#=#',  -- 自定义列分隔符
    'sink.properties.row_delimiter'='@=@'  -- 自定义行分隔符
);

insert into rule_script_etl_sink
select
  `timestamp`,
  `identity_id`,
  `app`,
  `rule_id`,
  cast(null as BIGINT) `uid`,  -- sinl表才有的字段
  `cost`,
  `name`,
  cast(`error` as BIGINT) `error`,
  `script`,
  `timestamp` as `sink_time`
from rule_script_etl_source
where `timestamp` >='2023-08-20 00:00:00' and `timestamp` < '2023-09-20 00:00:00';

3. 调度任务

在开始调度前，还需要为任务的设置合适的并行度。通常SlotNum/TM设置为1，Parallelism设置为3，以长耗时换取导入任务的运行稳定性。

为避免任务失败带来的重跑工作量，单表每次任务可以迁移部分分区，多次执行。

4. 优缺点

方案验证&验收

验证

可以选取不同大小的表若干，组成有梯度的待同步数据量，使用上述任一种方案，执行同步操作，并观察同步时间内集群的负载。

以集群各水位不超过80%、无业务报错为准，尝试验证集群可承载的最大同步速率，及时校正上面的数据同步规划。

验收

1. 集群负载

以集群各水位不超过80%、无业务报错为准。可根据集群水位情况，酌情增加或减少同步任务的并发。

2. 数据diff校验

数据行数校验

针对迁移前后数据模型未发生改变的表，一定范围内（通常是单分区级别）的数据量需要保持相等；

针对迁移前后数据模型发生改变的表，需要case by base分析。

如下：

数据质量校验
针对维度表，可参考分区及或表级行数校验结果；
针对事实表，可以在分区级别做指标列的SUM/MAX/MIN/AVG值校验；
研发也可以结合业务自定义更多的校验方式。

三、方案成果

基于本方案，有效地解决了原地升级异常再回滚的方案带来的不稳定风险，完成了多个集群从低版本直升2.5.13的目标，累计迁移数据逾10T，迁移流量摸高至2Gb/s（10+个节点）。

结合原地升级方式，共同构成了较完善的升级方案，尽量减少升级带给业务的闪断等影响的同时，以较高效率完成升级。

四、方案展望

方案的不足

对比云商和自建DTS平台的数据迁移功能，本方案在流程化、产品化上的建设还有较大进步空间，诸如在迁移任务的量级分析、任务拆分、持续性调度、容错等步骤都可以做更多的自动化建设。

因StarRocks 2.5.13尚未支持CDC功能，当前的迁移方案暂只能提供离线同步的能力，在跨集群升级过程中，为保障数据的一致性，仍需要花费较多的精力，诸如协调新旧集群的双写、切流、补数等。

未来规划

方案中一些功能点，可以封装成原子功能，供更多场景使用。封装随着新版本StarRocks稳定性逐渐增强，组件自身bug影响稳定向的概率已经非常低了，跨集群升级的场景需求也越来越少。但方案中的原子能力，诸如库表特征分析、跨集群的shcema同步、表重建等等，仍有继续打磨的空间，可以在日常运维中提供帮助。

数据迁移的实时CDC能力也是一项亟待补齐的能力，集成离线和实时迁移功能，将助力实现无感升级。

探索跨集群迁移流程将探索更多的适用场景，诸如基于资源利用率或稳定性的集群拆分、合并等场景。

引用：

https://docs.starrocks.io/zh/docs/2.5/loading/Flink-connector-starrocks/#%E5%AF%BC%E5%85%A5%E8%87%B3-bitmap-%E5%88%97

https://docs.starrocks.io/zh/docs/2.5/loading/Flink-connector-starrocks/#%E5%AF%BC%E5%85%A5%E8%87%B3-hll-%E5%88%97

https://docs.starrocks.io/zh/docs/2.5/unloading/Flink_connector/

*文/ 管虎

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StarRocks跨集群迁移最佳实践｜得物技术

一、引言

二、方案流程

方案可行性评估口径

资源成本

稳定性成本

方案设计

方案一：StarRocks外表

方案二：Flink Connector

方案规划

方式一

方式二

注意

方案实施

方案一：外表

方案二 Flink SQL

方案验证&验收

验证

验收

三、方案成果

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方案的不足

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