携程 x TiDB | 应对全球业务海量数据增长,一栈式 HTAP 实现架构革新

随着新冠病毒疫情的缓解和控制,全球旅游业逐渐开始重新复苏。尤其在一些度假胜地,游客数量已经恢复到疫情前的水平。

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随着业务量迅速增长,携程需要更敏捷的技术架构来满足不断激增的并发与数据量,一个稳定、可靠,可以随业务增长不断扩展的数据库对于携程来说显得尤其重要。作为海内外在线旅游行业的翘楚,携程也曾面临着数据库带来的技术挑战。

携程创立于 1999 年,最初选择使用 SQL Server 数据库,在整体数据库技术栈中占比达到 99%。 2012 年初,携程开始逐步关注开源技术,尤其是 MySQL,不过该阶段 MySQL 使用占比仍然很低,只有 10% 左右。从 2014 至 2019 年,携程开始加深 MySQL 的应用,并因为业务形态发生了变化,携程开始从 SQL Server 转型到 MySQL,对 MySQL 进行了深入研究,包括内核补丁、全自动故障诊断等。

原 MySQL 架构痛点与挑战

携程的应用部署在两个或多个 IDC 中,数据库也对等部署在每个 IDC 中。MySQL 部署方式采用 HA节点,即主备节点,在同一机房部署,另一节点在不同 IDC 部署,这种方式保证了 HA 切换速度和数据的容灾。比如遇到单机房故障或者整个机房宕机,可以迅速把第二节点启动起来。携程在主备切换和第二切换时做了很多自动化工作,但这种架构也有明显缺点,由于应用的无状态化,数据库的切换会造成业务的短暂中断,因为数据库只有一个主节点。

在扩展方式方面,携程没有采用中间件的方式,而是采用客户端实现分片规则。客户端在上线时会确定分片规则,比如 64。再根据 ID 使用取模运算定位到某个分片,这样可以更方便地进行扩展。当业务增加时实例数量从 1 变成 N ,当负载下降时也可以缩回来。

但是这种扩展方式对 DBA 运维来说还有一些挑战,随着 DBA 越来越多,聚合会比较困难,业务代码也变得复杂。

分布式数据库选型

2018 年,随着携程业务的快速发展,底层架构需要支持弹性扩展,特别是在季节性高峰期(例如春运火车票抢票等)。分布式数据库由于具有 DB 级弹性、快速扩展和混合负载(HTAP)等优势,更适合业务的发展,携程开始考虑引入分布式数据库,并进行调研选型。携程主要从以下几个维度考量分布式数据库:

·性能:平衡性能和成本,选择通用机型,不使用高端存储或机器,并要求响应稳定;

·运维与社区:学习成本适中,运维复杂度低,产品需开源且社区活跃;

·成本:一方面,业务研发需要学习使用 SQL,特别是 MySQL 协议;另一方面,运维团队希望产品不要过于复杂,易于维护;

·扩展性:分布式数据库需要具有快速的扩展能力,扩缩容对业务影响小。

2018 年,携程开始正式引入 TiDB。考虑到 TiDB 的架构和携程的 IDC 环境,携程将 TiDB 分别部署在三个 IDC 机房(IDC1、IDC2、IDC3)中,遵循同时部署的标准。TiKV、TiDB 和 PD 均匀分布在三个 IDC 机房中,业务流量可以本地感知到每个机房的 TiDB Server ,在单机房故障时可以自动重启到其它机房。因为客户端对 TiDB 进行了探活与感知,单个 TiDB 服务器故障时客户端可以重新定向。

TiDB 在酒店和度假结算场景的应用

在酒店和度假结算场景应用中,携程原 MySQL 架构主要采用分片(sharding)的扩展方式,对于酒店和度假结算这类业务来说,分片会变得非常困难。最初的方案是把 SQL Server 上的数据原封不动导入到 MySQL 中,但测试后发现性能不佳,扩展性也受限。如果采用分片方式部署,不论从酒店的维度、供应商的维度或者是用户维度,都很难选择合适的分片键( sharding key),这种方式也对业务代码侵入性比较大。因此,携程最终选择了 TiDB,将酒店和度假结算业务从 SQL server 迁移到 TiDB 上,总数据量规模达到 8TB,并受到了开发人员的一致好评,满足了性能和扩展性的诸多要求。

TiDB 在海量数据场景中的应用

携程的海量数据场景涉及到大量数据存储。原架构中由于单机存储限制,扩展必须通过 sharding 方式实现。但该解决方案对于一些业务而言过于复杂,例如在 IBU 海外业务部数据,单表数据已经超过 300 亿。应用 TiDB 可以大幅提高查询性能,实现大量数据的高效存储。TiDB 的行列混存架构( TiFlash 和 MPP 技术),使得携程部分查询性能有了20倍提升;在信息安全源数据标记数据时,单表数据也超过了 60 亿行,读写的响应时间都达到毫秒级,单天聚合查询秒级返回。

除了使用 TiDB ,携程还在使用其存储层 TiKV。引入 TiKV 是因为携程现在的业务有一些简单的 KV 存储需求,携程在使用的产品有 Redis 和 Hbase,但是 Hbase 的性能相比于 Redis 比较差,而 Redis 则存在数据不一致的风险,比如网络抖动、中断等。携程有一些业务有强一致 KV 需求,例如近期引入的酒店取消政策项目,Redis 虽然能满足业务需求,但没有强一致性能。综合考量之后,携程选择了 TiKV 解决上述挑战。TiKV 的部署与 TiDB 类似,也是在三个机房分布部署,应用可以感知到每个机房的 PD,并且 PD 也在三个机房分别部署。该架构可以确保如果出现机房级故障,或是单 PD 故障,运维团队都可以做到平滑切换。

TiDB 在携程的全球化运用

随着携程近年来开始走向海外,海外业务呈现迅猛增长趋势。携程也将国内成熟的数据库技术直接用于海外。目前,TiDB 在携程的国内和海外业务是分开部署的,海外应用复用了国内的 schema 和代码,监控告警方式也与国内保持一致,部署方式也是相同的。

携程引入 TiDB 并完成了一系列内部生态整合,包括发布系统(如表结构发布、索引发布)、数据修改和查询等。由于 TiDB 和 MySQL 采用了相同的协议,整合过程相对简单平滑:

·TiDB 原生支持 Prometheus + Grafana,提供了丰富的诊断数据,可以根据 TiDB 故障诊断手册快速定位问题。

·由于 Grafana 的数据在每个集群上单独分布,携程通过prometheus 源生remote write转发性能数据到携程统一监控平台,以便在监控平台上进行性能告警和大盘监控。

目前,携程已经顺利完成从 SQL server 到 TiDB 的迁移,稳定应用于携程的国内、海外各业务场景中,借助 TiDB HTAP 能力,携程大幅提高了查询性能,实现海量数据的高效存储。

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