DolphinDB 集群间的异步复制

异步复制是进行集群间数据同步的一种方式。在金融交易、物联网、互联网/移动互联网等应用场景中，复杂的业务对数据一致性和可靠性提出了极高的要求。与同步复制相比，异步复制网络延迟更低、吞吐量更高、故障风险更小。

DolphinDB 提供的异步复制功能通过异步方式，将主集群复制到从集群，使主从集群数据一致，是集群异地容灾的一个解决方案。

传统集群间的异步复制可能导致数据不一致、丢失或冲突。与传统集群间的异步复制解决方案相比，DolphinDB 具有以下优势：

• 容错性强。节点宕机不会造成数据丢失，主从集群数据最终会保持一致。
• 运维便捷。提供在线监控函数以及错误修复函数。

1. 概述

1.1 原理

使用异步复制功能时，原集群称为主集群，目的集群称为从集群。当前主集群的控制节点会在处理事务时收集相关信息，生成异步复制任务并放到主集群的队列中。同时从集群的控制节点定时从主集群的队列中拉取任务，放到从集群的队列中等待执行。从集群队列中的任务会被划分为不同的组，执行时在组间依次进行，同一组中的任务根据哈希算法被分配到不同的数据节点中并发执行。

异步复制通过各种机制保证数据的一致性，但主集群数据节点的宕机仍可能导致数据丢失。在这种情况下，可以通过开启同步持久化来保证数据一致（见 2.1 小节）。

关于异步复制的详细原理请参考异步复制机制。

1.2 支持性

异步复制功能目前支持分布式表；支持 DDL（Data Definition Language）/ DML（Data Manipulation Languange）操作；支持在数据库层面上开启或关闭异步复制功能。

关于异步复制支持性的更多介绍请参考异步复制支持性。

2. 环境配置

本教程使用两个高可用集群作为示例，架构如下图：

集群间的异步复制支持一个主集群，多个从集群。用户在使用异步复制功能时需要至少部署两个集群，集群类型可为单服务器集群、多服务器集群以及高可用集群。关于如何部署集群请参考单服务器集群部署、多服务器集群部署、高可用集群部署。

本教程假定主集群配置文件位于 /dolphindb/server/cluster1/config 目录下，从集群配置文件位于 /dolphindb/server/cluster2/config 目录下。与异步复制相关的配置项请参考集群间的异步复制配置项。

2.1 主集群配置

以 P1 服务器为例，首先登陆 P1 服务器，进入 /dolphindb/server/cluster1/config 目录。

• 控制节点配置

执行以下 Shell 命令修改 controller.cfg 配置文件：

vim ./controller.cfg

添加如下配置项参数：

clusterReplicationSlaveNum=1

clusterReplicationSlaveNum 指定允许配置的从集群数量上限，本教程中从集群数量为1。

• 数据节点配置

执行以下 Shell 命令修改 cluster.cfg 配置文件：

vim ./cluster.cfg

添加如下配置项参数：

clusterReplicationMode=master
clusterReplicationWorkDir=/dolphindb/server/cluster1/replication
clusterReplicationSyncPersistence=false

clusterReplicationSyncPersistence 指定是否开启任务数据的同步持久化，默认为 false，表示持久化异步进行。在这种状态下，主集群数据节点的宕机可能导致数据丢失。可以指定 clusterReplicationSyncPersistence 的值为 true 开启同步持久化，以确保数据的一致性。但请注意，开启同步持久化之后，主集群的事务效率会降低。

在完成 P1 服务器的配置之后，请同步修改主集群中其它服务器的配置。在本例中，这表示 P2 和 P3 服务器的配置同样需要按照以上操作进行修改。

2.2 从集群配置

以 P1 服务器为例，首先登陆 P1 服务器，进入 /dolphindb/server/cluster2/config 目录。

• 控制节点配置

执行以下 Shell 命令修改 controller.cfg 配置文件：

vim ./controller.cfg

添加如下配置项参数：

clusterReplicationMasterCtl=10.0.0.1:8848

clusterReplicationMasterCtl 指定主集群控制节点。若主集群为高可用集群，则指定为控制节点 raft 组中的任意节点即可。在本例中指定 P1 服务器中的控制节点。

• 数据节点配置

执行以下 Shell 命令修改 cluster.cfg 配置文件：

vim ./cluster.cfg

添加如下配置项参数：

clusterReplicationMode=slave
replicationExecutionUsername=admin
replicationExecutionPassword=123456

在配置中指定了用于执行集群间异步复制的用户名和密码。必须确保该用户有事务操作的相关权限，即对于主集群上执行的操作，该用户在从集群上同样有执行的权限，否则异步复制任务会失败。关于 DolphinDB 权限的具体介绍请参考用户权限管理。

在完成以上配置之后，请同步修改从集群中其它服务器的配置。

3. 使用异步复制

接下来通过一个例子介绍如何使用 DolphinDB 集群间的异步复制功能。首先，在主集群和从集群中各选择一个数据节点（以下分别使用 dataNodeMaster 和 dataNodeSlave 表示），打开对应的交互编程界面。

3.1 开启集群间异步复制

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句创建数据库：

// 创建存储的数据库
login("admin", "123456")
dbName = "dfs://testDB"
if(existsDatabase(dbName)){
  dropDatabase(dbName)
}
db = database(dbName, VALUE, 2023.01.01..2023.12.31)

集群异步复制状态共三种：

• ENABLED，开启状态，集群的默认状态；
• DISABLED，关闭状态，用户手动停止了异步复制任务或配置中未包括异步复制相关配置项；
• STOPPED，停止状态，从集群任务执行失败 30 次后将转为该状态。

在集群启动时异步复制状态默认为 "ENABLED"，但集群中新创建的数据库默认关闭异步复制功能，因此需要在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句开启新建数据库的异步复制功能：

setDatabaseForClusterReplication(db, true)

执行以下语句以确认数据库的异步复制是否开启：

schema(db).clusterReplicationEnabled

若执行结果返回 true，则说明异步复制功能已启用。也可以通过 getDatabaseClusterReplicationStatus 查看所有数据库的异步复制开启状态，但请注意，使用该函数的前提是数据库中存在数据。

getDatabaseClusterReplicationStatus()

查询结果如下，dbName 表示库名，enabled 表示开启状态。

3.2 查询异步复制状态

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句创建分区表：

// 创建分区表
tbName = "testTB"
colNames = `SecurityID`DateTime`PreClosePx`OpenPx`HighPx`LowPx`LastPx`Volume`Amount
colTypes = [SYMBOL, DATETIME, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, DOUBLE, INT, DOUBLE]
schemaTable = table(1:0, colNames, colTypes)
db.createPartitionedTable(table=schemaTable, tableName=tbName, partitionColumns=`DateTime)

为了确认在主集群中创建库表后，从集群复制了主集群的库表信息，在 dataNodeSlave 的交互编程界面执行以下语句：

loadTable("dfs://testDB", "testTB")

函数执行成功说明从集群中成功创建了数据库 dfs://testDB 和表 testTB。

接着在 dataNodeMaster 执行以下语句，模拟生成 5000 个股票 1 天的 1 分钟 K 线数据：

// 模拟数据并写入分区表
n = 1210000
randPrice = round(10+rand(1.0, 100), 2)
randVolume = 100+rand(100, 100)
SecurityID = lpad(string(take(0..4999, 5000)), 6, `0)
DateTime = (2023.01.08T09:30:00 + take(0..120, 121)*60).join(2023.01.08T13:00:00 + take(0..120, 121)*60)
PreClosePx = rand(randPrice, n)
OpenPx = rand(randPrice, n)
HighPx = rand(randPrice, n)
LowPx = rand(randPrice, n)
LastPx = rand(randPrice, n)
Volume = int(rand(randVolume, n))
Amount = round(LastPx*Volume, 2)
tmp = cj(table(SecurityID), table(DateTime))
t = tmp.join!(table(PreClosePx, OpenPx, HighPx, LowPx, LastPx, Volume, Amount))
dbName = "dfs://testDB"
tbName = "testTB"
loadTable(dbName, tbName).append!(t)

执行以下语句确认数据已同步到从集群中：

select count(*) from loadTable("dfs://testDB", "testTB")

返回结果如下：

从集群对应的分区表中插入了 1210000 条数据。可以确认主集群中的数据已同步到从集群中。

若希望查看关于集群间异步复制更详细的状态信息，可通过 DolphinDB 提供的一系列函数进行查询：

• getMasterReplicationStatus
• getSlaveReplicationStatus
• getRecentSlaveReplicationInfo
• getClusterReplicationMetrics

在 dataNodeMaster 的交互编程界面执行以下语句可以查询主集群任务发送队列的状态：

rpc(getControllerAlias(), getMasterReplicationStatus)

getMasterReplicationStatus 只能在控制节点上执行，用户可以通过 rpc 函数在控制节点上进行调用。返回结果如下。

主集群生成了三个异步复制任务，分别对应创建数据库、创建表和插入数据。关于上图中各参数的介绍请参考函数介绍。

与之相对应，在 dataNodeSlave 上使用 getSlaveReplicationStatus 可以查询从集群任务执行队列的状态：

rpc(getControllerAlias(), getSlaveReplicationStatus)

函数返回结果如下。

从集群拉取了主集群上生成的三个任务并完成执行。

在 dataNodeMaster 上使用 getRecentSlaveReplicationInfo 可以查看跨集群异步复制进程中，连接到主集群的各从集群最近一次的任务状态。

rpc(getControllerAlias(), getRecentSlaveReplicationInfo)

函数返回结果如下。

从集群最近一次拉取任务时通过控制节点 10.0.0.3:8711 进行连接，最近完成任务的 taskID 为 3。

若想获取从集群异步复制的任务进度和耗时，可以在 dataNodeSlave 上使用 getClusterReplicationMetrics 进行查询。

rpc(getControllerAlias(), getClusterReplicationMetrics, 30)

最后一个参数指定了时间区间为过去 30s 内的状态信息，函数返回结果如下。

过去 30s 内完成了三个任务，任务平均耗时为 00:00:00.537。

注意：
若将上述例子中最后一个参数值改为-1，即rpc(getControllerAlias(),getClusterReplicationMetrics, -1)，则返回自异步复制开启后的所有状态信息。

3.3 停止或关闭异步复制

在某些情况下需要暂时停止集群间的异步复制，在 dataNodeMaster 或 dataNodeSlave 上执行如下语句来停止主集群或从集群的异步复制。

rpc(getControllerAlias(), stopClusterReplication)

若在主集群上执行 stopClusterReplication，集群异步复制状态转为 "DISABLED"，在此之后创建的任务将不会放到发送队列中；若在从集群上执行，从集群停止从主集群读取新任务，但正在执行中的任务不会停止。

若希望重新开启异步复制，可通过 startClusterReplication重新启动，集群状态将转为 "ENABLED"。该函数同样只能在控制节点上调用。

当完成异步复制任务之后希望关闭数据库的异步复制功能时，可使用 setDatabaseForClusterReplication 来关闭。

setDatabaseForClusterReplication(db, false)

以上通过一些简单的例子对如何使用异步复制功能进行了介绍，若希望了解更多异步复制支持的操作，请参考DolphinDB用户手册。

4. 常见问题

4.1 Replication is not enabled

执行异步复制相关函数报错如下：

该情况一般为集群未正确配置异步复制，请参考第二节检查环境配置。

4.2 异步复制任务异常中止

异步复制任务在执行过程中可能由于异常而中止，比如下面这种情况。

使用 getSlaveReplicationStatus 查看任务执行队列状态发现异步复制任务由于失败而中止，state 显示为 “FAILED”，失败的任务 ID 为 938。此时的集群状态为 “STOPPED”。

导致异步复制任务失败的原因可能为磁盘容量不足、无写文件权限等等，details 中会给出失败原因。用户可以根据失败原因尝试解决，然后执行 startClusterReplication 重启异步复制任务。从集群将再次执行所有失败的任务。

若无法分析失败原因，请联系技术支持人员进行处理。可以暂时跳过失败的任务，继续执行之后的任务，在从集群的数据节点上执行以下语句跳过该任务。

rpc(getControllerAlias(), skipClusterReplicationTask, 938)
rpc(getControllerAlias(), startClusterReplication)

首先通过 skipClusterReplicationTask 跳过了失败的任务，接着调用 startClusterReplication 重启了异步复制。跳过的任务将被标记为完成状态。

5. 附录

异步复制主集群Demo：

demo_asynMaster.dos: Asynchronous_Replication

异步复制从集群Demo：

demo_asynSlave.dos: Asynchronous_Replication