# OceanBase 集群架构

## 1. 系统整体架构

如图所示，最上层的 APP 发起的请求，通过 F5 或 SLB（Server Load Balancer）进行流量分发后，经过 ODP (OceanBase Database Proxy) 分发，将请求路由到正确的节点。

图中下方展示了一个OceanBase集群，包含 Zone 1、Zone 2、Zone 3 三个可用区，每个 Zone 包含多个 OBServer 节点，节点间通过 Paxos 一致性协议实现数据的多副本高可用。

右侧图展示单个 OBServer 内部采用基于 **LSM-Tree (Log-Structured Merge-Tree)** 的存储引擎，将数据分为内存增量和磁盘基线。

1. 内存层 (Memory) —— 增量数据

所有写操作（Insert / Update / Delete）首先在内存中处理。

* ​**Update / Logs**​：写操作先写 WAL（预写日志），并同步触发 ​副本间 Paxos 复制​，确保安全后才返回成功。
* ​**MemTable (WOS - Write Optimized Store)​**：
  * 内存中的数据组织形式。
  * 包含 ​**Row-Level In-Memory Redo Log**​（行级内存重做日志）。
  * 拥有 ​**In-Memory HASH / B-tree Index**​，用于加速内存数据的查询。

2. 磁盘层 (Disk) —— 基线数据

* ​**转储 SSTable (Dump SSTable)**：当 MemTable 达到一定水位时，执行 Minor Freeze（冻结），将增量数据刷入磁盘，形成转储 SSTable。
* ​**基线 SSTable (ROS - Read Optimized Store)**：转储数据会定期与原基线数据进行合并（Major Freeze / 每日合并），合并后形成结构紧凑、只读、高度压缩的基线 SSTable。

3. 查询与缓存路径

根据查询类型与数据分布，数据从不同层级被读取：

* ​**Small-Query (小查询 / 点查)**：
  * 优先穿透或结合 ​**Row Cache (行缓存)​**。
  * 直接从 **MemTable** 或磁盘的快照中获取单行数据。
* ​**Big-Query (大查询 / 范围扫描)​**：
  * 涉及到大量数据的扫描。
  * 通过 **Block Cache (块缓存)** 批量读取磁盘中的 SSTable 数据块，并与内存中的增量数据进行多版本融合归并，最终输出给用户。

![image.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-8568070/c040d8d7b8ff01737f42da315f39f127.png)

## 2. OceanBase 基本概念介绍

### 2.1 集群

一个集群包含多个租户，由多个 OBServer 服务器协同提供服务。

### 2.2 zone

可用区（Zone）是一个逻辑概念，每个 Zone 均有且只有一份完整的副本。单机部署时 Zone 的个数为 1；分布式部署时 Zone 个数 >=2，配置仲裁服务时建议 Zone 的个数是 2 或者 4，没有仲裁服务时建议 Zone 的个数为奇数，少数派故障不影响业务。

### 2.3 OBServer

OceanBase 在服务器上会运行叫做 observer 的单进程程序作为数据库的运行实例，使用本地的文件存储数据和事务 Redo 日志。

### 2.4 资源池

资源池划分三部曲：

1. 定义资源规格（create resource unit configer）

四要素：cpu mem log  iops

2. 创建资源池（create resource pool ）

采用虚拟化思想，绑定三个属性：**规格大小**（一台 OBServer 上分出多少资源）、**Unit 数量**（决定一个 zone 里面分多少个 unit）、**zone list**（在哪些 zone 上创建资源池）

3. 资源池划分：
   可以在一个资源池绑定三个 zone，这样总的只有一个资源池；也可以在每个 zone 单独创建资源池，zone list 每个资源池只绑定一个 zone，建租户时候绑定三个资源池。

### 2.5 租户（等同于实例）

OceanBase 内置多租户特性，每个租户对于使用者是一个独立的数据库实例，能够在租户级别设置租户的分布式部署方式。

* MySQL 兼容模式租户（database 即 schema）
* Oracle 兼容模式（user 即 schema）

**一个资源单元(Unit)只能属于一个租户，即一个租户在一个 OBServer 上只能同时存在一个资源单元(Unit)，一个 OBServer 上的多个 Unit 一定属于不同的租户。**

### 2.6 建表

### 2.7 分区表

分区建、分区规则、分区数量

### 2.8 tablet

类似于 Oracle 的 segment，一个分区对应一个分片，分片是承载分区数据的物理实体。

### 2.9 Paxos 组

OB V3：分区级——有多少个分区就有个 paxos 日志同步组

OB V4：日志流副本，很多个分区组合在一起组成一个日志流副本，每个副本在一个 zone 里，减少了心跳监测流量。

![image.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-8568070/eb577cd0c38436fe2c086fa4927bf79f.png)

## 3. 集群扩缩容

### 3.1 物理机扩缩容

zone 内调整物理机的数量来扩展服务能力。

### 3.2 zone 扩缩容

从 两地三中心 扩到 三地五中心。

## 4. 租户扩缩容

即建租户三部曲中的第二步——**资源池扩缩容**。

* Unit 规格扩容（租户垂直扩缩容）

如 2c4g 扩容到 4c8g，前提是机器有充足的资源。

* Unit 数量扩容（租户水平扩缩容）
  
  如 1 扩容到 2，前提是 zone 服务器数量 由 1-1-1 ，扩容到 2-2-2；Unit 数量就是单个 zone 里的可用的 OBServer 数量。
* 集群从**两地三中心**扩到**三地五中心**，租户从三副本扩容到 五副本。

## 5. 租户分类

从 V4.0.0 版本开始，引入了 Meta 租户概念。系统租户、用户租户以及 Meta 租户。

* 系统租户

系统租户是集群默认创建的租户，与集群的生命周期一致，负责管理集群和所有租户的生命周期。

* 用户租户

用户租户是由用户创建的租户，对外提供完整的数据库功能，支持 MySQL 和 Oracle 两种兼容模式。用户租户的数据有更强的数据保护和可用性要求，支持跨集群物理同步和物理备份恢复，典型数据包括：Schema 数据、用户表数据及事务数据等。

* Meta 租户

Meta 租户是 OceanBase 数据库内部自管理的租户，每创建一个用户租户系统就会自动创建一个对应的 Meta 租户，其生命周期与用户租户保持一致。

Meta 租户用于存储和管理用户租户的集群私有数据（集群工作的元数据），这部分数据不需要进行跨库物理同步以及物理备份恢复，这些数据包括：配置项、位置信息、副本信息、日志流状态、备份恢复相关信息、合并信息等。

## 6. 副本、日志流

副本与角色：在分布式架构下，为保证数据读写服务的高可用，OceanBase 数据库会把同一份数据拷贝到多个机器，每一份数据的拷贝称为副本。

**多个副本中有且只有一个副本接受强一致性读和写操作，叫做主副本（Leader）**；
**其他副本仅支持弱一致性读操作，叫做从副本（Follower）**。

**日志流**：OceanBase 通过在多个副本之间同步事务日志来完成副本的同步，在不同副本之间同步的日志被称为日志流。类似于单机数据库，**OceanBase 为一个租户在同一台 OBServer 下的所有 Leader 分区写一份日志**，并将这份日志在多个副本间同步，我们称之为**单机日志流**。

**Paxos 协议**：OceanBase 使用 Paxos 分布式一致性协议来完成在多个副本之间的日志流同步，事务日志需要在多数派个副本同步成功才算提交完成。

副本类型：

* **全功能副本**：参与 Paxos 多数派同步的副本拥有完整的日志和数据，也可以参与 Leader 选举或者当选为 Leader ；
* **只读副本**：虽然也拥有完整的日志和数据，但它不参与 Paxos 多数派同步和选举的副本，也不能当选为 Leader，这类副本只能提供弱一致性读。
  **只有全功能副本有 Leader 与 Follower 的角色区分**。

## 7. 数据库访问代理（ODP）

OceanBase 数据库代理 ODP（OceanBase Database Proxy，又称 OBProxy）是 OceanBase 数据库专用的代理服务，OceanBase 数据库用户的数据会以多副本的形式存放在各个 OBServer 节点上，ODP 接收用户发出的 SQL 请求，并将 SQL 请求转发至最佳目标 OBServer 节点，最后将执行结果返回给用户。

## 8. RootService 总控服务（RS）

RootService 是 OceanBase 数据库集群的总控服务，主要提供资源管理、容灾、负载均衡、schema 管理等功能。 RootService 也采用多副本高可用架构，当 RootService 所在机器故障时，其余 OBServer 会选举出来新的 RootService。**ODP 的信息来源于 RS**。





如图所示，最上层的 APP 发起的请求，通过 F5 或 SLB（Server Load Balancer）进行流量分发后，经过 ODP (OceanBase Database Proxy) 分发，将请求路由到正确的节点。

OceanBase 集群架构

OceanBase 集群架构和 常见概念介绍

数据库

架构设计

后端

OceanBase集群架构详解：采用多Zone分布式部署，通过Paxos协议实现数据高可用。核心组件包括OBServer节点、ODP代理和RootService总控服务，支持LSM-Tree存储引擎实现高效读写分离。提供租户隔离、资源池管理、分区表等企业级功能，支持在线扩缩容与多副本容灾，满足金融级分布式数据库需求。

数据库集群

负载均衡

文件存储

数据保护

服务器

虚拟化

路由

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MySQL

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