OceanBase v4.3特性解析：新功能“租户克隆”的场景与应用指南

 

熟悉或曾用过OceanBase的朋友，对于“多租户”这一理念定不陌生。OceanBase的租户概念，与我们熟知的传统数据库实例颇为相似。举例来说，OceanBase的租户支持MySQL兼容模式，对于用户而言，选用一个MySQL兼容模式的租户，就如同用一个MySQL数据库实例。

OceanBase 4.3 版本在已有的多租户架构基础上，新增了功能——租户克隆，本文将向大家介绍租户克隆的应用场景和使用方法。

租户克隆功能是什么？

当我们需要使用 OceanBase 数据库时，会在一台或多台机器上拉起 OceanBase 进程，这些进程会组成 OceanBase 集群。在这个集群中，我们可以创建出需要的租户。单个 OceanBase 集群中可以创建出多个租户，租户间互相隔离。

如下图所示，在 OceanBase 的系统租户下执行该克隆语句，就可以对指定的源租户快速克隆出一个新租户。新克隆租户在初始时刻包含的数据，就是源租户在语句执行时刻的一个快照。

租户克隆操作可以快速把源租户的元数据信息，拷贝一份，给到新克隆租户来使用。初始时刻，新克隆租户访问的是和源租户完全相同的物理宏块。宏块，就是上图中画的 Macro Block，是 OceanBase 中基础的数据存储单元。

因为克隆过程只拷贝了元数据，而不是拷贝数据，克隆操作可以快速完成。

该新克隆租户与源租户是两个独立的租户，他们之间保持了 OceanBase 一直以来的租户隔离特性，存在严格的数据隔离和资源隔离。新克隆租户的任何数据改动，都不会影响到源租户；源租户的数据改动，也不会影响到新克隆租户。新克隆租户与源租户具有自己独占的 CPU、内存、IOPS 资源，不相互抢占。

租户克隆功能可以做什么？

如果大家在使用OceanBase的过程中遇到以下六种场景，租户克隆功能就会发挥它的价值。

场景一：报表任务。

业务正在大促，卖得非常好，数据库运行平稳，但已处于满载状态。老板非常高兴，走到值班室，问技术团队要一个当前整体销售情况的报表。这时候，是选择冒着被“广进”的风险跑这个报表任务呢？还是选择对满脸期待的老板进行下预期管理呢？如果最终决定运行这个报表任务，当前这种情况下，又该开多大的并发度来跑大查询呢？

这时就可以利用租户克隆技术，快速基于生产租户克隆出一个新的报表租户，用新克隆出来的报表租户执行在线数据分析任务。

从 OceanBase 4.3 版本开始，支持行列混合存储，如果源租户是行列混存结构，克隆得到的新租户也是行列混存结构，可以良好支持 AP 负载。

场景二：快弹只读备租户。

生产租户压力很大，同时内部运营系统，还会发送不那么确定的复杂查询负载。我们希望将这些来自内部的复杂查询负载，从生产租户上快速移走。

这时就可以利用租户克隆技术，快速基于生产租户克隆出一个新租户，让这个新租户作为生产租户的备租户。新租户会主动去生产租户上拉取日志，提供一个准实时的弱读服务。

如此一来，我们就可以将内部运营系统的复杂查询负载，快速转移到这个新的只读备租户中。

场景三：应用版本发布。

不少应用的版本发布流程，都是先备份数据库，再更新应用版本。若这次应用版本发布出现问题，就用发布前的那个数据库备份，来还原数据库，最终实现整体版本发布的回退。备份数据库及用备份来恢复数据库，在数据量增大后都变得特别慢，导致整个版本发布过程执行时间特别长。

为了最小化版本发布对生产经营的影响，版本发布大多选择在凌晨进行，同时为了应对各类突发情况，整个版本发布过程时常需要相关同学现场值守。发版时间太长，一方面对业务生产经营产生影响，另一方面会让参与同学倍感疲倦。

租户克隆技术就可以在一定程度上解决这个问题。首先在版本正式发布前，可以基于生产租户克隆出一个预发测试租户，用这个预发测试租户来做最后的版本预发验证。版本发布的第一个流程，利用租户克隆技术，对生产租户克隆出一个小规格的临时备份租户。如果版本发布出现问题，就可以用这个临时备份租户，克隆出新的生产租户，来将数据库还原到版本发布之前。

因为租户克隆过程执行得很快，可以大幅度减少版本发布需要的执行时间。

场景四：数据库变更。

这是 DBA 同学经常遇到的场景。比如研发同学找到你帮忙调整一个索引，并且告诉你这个变更在测试环境已经验证了很久了，绝对没问题。结果你一执行完索引变更，数据库 CPU 直接就飙到100%，同时你发现，如果要将之前的索引重新构建出来，至少要6个小时。

这时，租户克隆机制就可以帮你解决这个问题，具体做法和应用版本发布的操作类似。

场景五：快速构建开发测试环境。

当前我们的代码已经可以通过像 git 这样的工具被分支化管理，比如：你要做一个 bugfix，你可以快速拉出一个 bugfix 分支并在分支上编写代码。但是整个研发过程，不光是编码，还有测试验证。测试验证时常需要基于主干测试库，构建出一个分支测试库。主干测试库可能很大，进而构建这个分支测试库耗时很长，最终导致编码 5 分钟，搭建测试环境 5 个小时的情况。

租户克隆技术就可以解决这个问题，快速从主干测试租户中克隆一个分支测试租户，以支持分支的测试验证。

场景六：数据导出。

部分时候，我们需要将数据库中大量的表数据按 csv 格式，导出到对象存储中，以供下游的大数据分析系统使用。由于担心影响线上生产服务，不敢开太大的导出并发，导致导出速度缓慢。

这时可以利用克隆功能，克隆出一个新的导出租户，用这个新的导出租户来执行数据导出任务，尽可能地减少对生产租户的影响。

租户克隆如何实现？

租户克隆的过程大致分为两个步骤。第一个步骤是对源租户创建一个 crash-consistent snapshot；第二个步骤是基于 crash-consistent snapshot 拉起新克隆租户。可以看到，整体的克隆流程都是围绕着这个 snapshot 进行的。

下面依次介绍两个步骤的执行。

如何在一个 shared-nothing 的分布式数据库中，创建 crash-consistent snapshot？如下图所示，在分布式数据库基础模型中，单个数据库具有多个完全对等的节点。每个节点都有自己的内存缓存，持久化的日志文件及持久化的数据文件。正常更新的时候，数据修改都是在内存中进行，并在必要时，将日志持久化到日志文件中。后台会有定时的checkpoint 任务，将内存中修改过的数据，刷写到数据文件中，同时记录下宕机重启时，回放日志的起始位点，即 checkpoint 点。多个节点间，通常会有一个高可靠高可用的全局时间戳服务，用来保证分布式数据库整体的外部一致性。

基于分布式数据库中已有的这些组件和机制，快照创建的过程，大致分为如下三个步骤：

第一步，记录下各个节点当前的 checkpoint 位点。

第二步，备份各个节点的数据文件的元数据，通过元数据，找到需要的数据。

第三步，通过全局时间戳服务，确定最终的一致性快照位点。

上述步骤执行完成后，各个节点保留下来的数据文件，加上各个节点从 checkpoint 位点到 snapshot 位点的日志文件，就构成了一个 crash-consistent snapshot。后续我们就可以基于这个 crash-consistent snapshot，拉起新的克隆租户。

新克隆租户的各个节点，会通过之前保留下来的数据文件，获得到初始数据，同时每个节点会继续回放从 checkpoint 位点到 snapshot 位点的日志，这样所有节点在克隆执行完成之后，都会将自身的状态准确的更新到 snapshot 位点。

整个租户克隆的步骤都是非阻塞的，不会阻塞源租户正常的SQL 执行。

下图描述了租户克隆在 OceanBase 中的具体实现。

日志部分：我们利用了 OceanBase 已有的归档日志机制，来实现克隆过程中日志数据的保留和管理。新克隆租户的各个节点拉起之后，会访问源租户的归档日志，读取并回放从 checkpoint 位点到 snapshot 位点的日志数据，从而将各个节点的状态统一更新到 snapshot 位点。

数据部分：从 OceanBase 4.0 版本开始，数据以 Tablet 的形式来组织，Tablet 会引用自己需要的物理宏块，数据最终存储在各个物理宏块中。克隆过程会拷贝源租户各个 Tablet 的元数据，生成新克隆租户的元数据，并且递增各个关联到的物理宏块的引用计数。

一致性快照位点：通过 OceanBase 的全局时间戳服务 GTS，来生成一致性快照位点。

租户克隆操作方法

• 前置准备。

租户克隆功能依赖于日志归档，需要对源租户开启日志归档，才可以对该租户执行租户克隆。并且在租户克隆语句的执行期间，不可以关闭源租户的日志归档。

• 租户克隆语句。

CREATE TENANT new_tenant_name FROM source_tenant_name 
       WITH
       RESOURCE_POOL [=] resource_pool_name,
       UNIT [=] unit_config

new_tenant_name：新克隆租户名；

source_tenant_name：源租户名；

resource_pool_name：表示资源池的名称，租户克隆时将会自动根据源租户的资源分布，为新租户创建出资源池；

unit_config：新克隆租户 resource pool 的 unit 规格；

可以在系统租户下执行该语句，为指定租户创建出一个新的克隆租户。这个新克隆租户的 unit 数量，以及 unit 在各个 observer 上的分布，均与源租户保持一致。可以在语句中指定新克隆租户单个 unit 的规格。

-- 基于 mysql 租户当前状态创建克隆租户 clone_tenant
-- 该语句自动创建出的 resource pool 名为 clone_tenant_pool，其各个 UNIT 规格为 S1_unit_config
CREATE TENANT clone_tenant FROM mysql
    	 WITH
       RESOURCE_POOL = clone_tenant_pool,
    	 UNIT= S1_unit_config;

• 租户克隆速度。

• 新克隆租户使用。

租租户克隆任务执行完成后，得到的新克隆出的租户为只读租户。

既可以将该新克隆租户继续作为只读租户提供相关服务，又或者可以将该新克隆租户设置为源租户的备租户，亦或者可以通过 ALTER SYSTEM ACTIVATE STANDBY TENANT new_tenant_name，将新克隆租户转为可读可写的主租户提供服务。

如上文中提到的，该新克隆租户与源租户之间存在严格的数据隔离和资源隔离。

• 租户克隆任务。

当在系统租户下执行租户克隆语句时，该语句会生成对应的克隆任务，clone job。可以通过 DBA_OB_CLONE_PROGRESS 和 DBA_OB_CLONE_HISTORY 视图查看克隆任务的执行状态；PROGRESS 表中包含当前正在执行的 clone job；HISTORY 表中包含执行完成的 clone job。

相关字段：

示例：

MySQL [(none)]> select * from oceanbase.DBA_OB_CLONE_PROGRESS\G
*************************** 1. row ***************************
        CLONE_JOB_ID: 1702211800546509768
            TRACE_ID: YA4740B7C050F-00060C210F4A4848-0-0
    SOURCE_TENANT_ID: 1004
  SOURCE_TENANT_NAME: mysql
     CLONE_TENANT_ID: 1016
   CLONE_TENANT_NAME: clone_tnt
  TENANT_SNAPSHOT_ID: 1702211800802135214
TENANT_SNAPSHOT_NAME: _inner_snapshot$1702211800702058206
    RESOURCE_POOL_ID: 1008
  RESOURCE_POOL_NAME: clone_tnt_pool
    UNIT_CONFIG_NAME: box8
         RESTORE_SCN: 1702211802014048020
              STATUS: CLONE_SYS_CREATE_TENANT
      CLONE_JOB_TYPE: FORK
    CLONE_START_TIME: 2023-12-10 20:36:40.551169
 CLONE_FINISHED_TIME: NULL
            RET_CODE: NULL
       ERROR_MESSAGE: NULL
1 row in set (0.00 sec)
 
MySQL [(none)]> select * from oceanbase.DBA_OB_CLONE_HISTORY where CLONE_JOB_ID = 1702211800546509768\G
*************************** 1. row ***************************
        CLONE_JOB_ID: 1702211800546509768
            TRACE_ID: YA4740B7C050F-00060C210F4A4848-0-0
    SOURCE_TENANT_ID: 1004
  SOURCE_TENANT_NAME: mysql
     CLONE_TENANT_ID: 1016
   CLONE_TENANT_NAME: clone_tnt
  TENANT_SNAPSHOT_ID: 1702211800802135214
TENANT_SNAPSHOT_NAME: _inner_snapshot$1702211800702058206
    RESOURCE_POOL_ID: 1008
  RESOURCE_POOL_NAME: clone_tnt_pool
    UNIT_CONFIG_NAME: box8
         RESTORE_SCN: 1702211802014048020
              STATUS: CLONE_SYS_SUCCESS
      CLONE_JOB_TYPE: FORK
    CLONE_START_TIME: 2023-12-10 20:36:40.551169
 CLONE_FINISHED_TIME: 2023-12-10 20:37:53.919247
            RET_CODE: 0
       ERROR_MESSAGE: NULL
1 row in set (0.01 sec)

• 取消租户克隆任务。

可以通过执行 ALTER SYSTEM CANCEL CLONE new_tenant_name 语句，以取消一个正在执行的克隆任务；该语句会显式的将对应的克隆任务切换到 CANCELING 的状态（执行完成后置为CANCELED状态），同时当该克隆任务被取消之后，其申请的各类资源都会被自动释放。

若在该 ALTER SYSTEM CANCEL CLONE new_tenant_name 语句执行之前，新克隆租户已经实际执行完成了克隆操作，切换到了正常服务状态，则该 CANCEL 语句不会被执行。

示例：

MySQL [(none)]> alter system cancel clone clone_tnt;
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec)
 
MySQL [oceanbase]> create tenant clone_tnt from mysql with resource_pool="clone_tnt_pool",unit=box8;
ERROR 12004 (HY000): clone job has been canceled
 
MySQL [(none)]> select * from oceanbase.DBA_OB_CLONE_HISTORY where CLONE_JOB_ID=1702212525544202404\G
*************************** 1. row ***************************
        CLONE_JOB_ID: 1702212525544202404
            TRACE_ID: YA4740B7C050F-00060C210F4A4859-0-0
    SOURCE_TENANT_ID: 1004
  SOURCE_TENANT_NAME: mysql
     CLONE_TENANT_ID: 0
   CLONE_TENANT_NAME: clone_tnt
  TENANT_SNAPSHOT_ID: 1702212525756306747
TENANT_SNAPSHOT_NAME: _inner_snapshot$1702212525656187169
    RESOURCE_POOL_ID: 1009
  RESOURCE_POOL_NAME: clone_tnt_pool
    UNIT_CONFIG_NAME: box8
         RESTORE_SCN: 18446744073709551615
              STATUS: CLONE_SYS_CANCELED
      CLONE_JOB_TYPE: FORK
    CLONE_START_TIME: 2023-12-10 20:48:45.544031
 CLONE_FINISHED_TIME: 2023-12-10 20:48:51.070501
            RET_CODE: -4072
       ERROR_MESSAGE: clone job has been canceled
1 row in set (0.00 sec)

执行完“取消克隆租户”命令后，该 clone_tenant 对应的克隆任务切换到 CLONE_SYS_CANCELED 的状态，该克隆任务申请的各类资源（比如：租户快照、资源池以及处于克隆状态的租户）都会被自动释放。

• 注意事项。

源租户和新克隆租户，在初始状态下是共享物理宏块，后续随着源租户的写入，新克隆租户的写入，以及二者的迁移调度和故障恢复等事件的发生，会使得两个租户共享的宏块逐步减少，独占宏块逐步增多，存储空间使用量逐步增加。

租户克隆特点

租户克隆功能加速了任务执行效率的同时降低了任务带来的风险，总的来说，该功能具有以下4个特点。

特点1：快。租户克隆过程中，只拷贝元数据信息，不拷贝数据信息，使得租户克隆操作可以快速完成。在我们的测试环境中，8核64G 的源租户，包含 50w tablet，1TB 数据，克隆出一个 8c64g 的新租户，可以在 2min 内完成。

特点2：易。只需要在系统租户中，执行一条租户克隆语句，就可以完成租户克隆操作。同时 OceanBase 的租户克隆是完全实现在数据库内核中，不需要外部存储系统的支持，只需要在平时用的机器上，拉起OceanBase 4.3 版本的进程，就可以用上租户克隆功能。

特点3：稳。租户克隆过程，不会阻塞源租户正常的 SQL 执行。克隆出的新租户和源租户是两个完全独立的租户，存在严格的数据隔离和资源隔离，不会互相影响。

特点4：省。新克隆租户会尽可能的和源租户共享宏块，最大限度的节省存储资源。

更多关于租户克隆的信息可参见官网文档 ，