TAIR(結構數據存儲系統)

Tair是一個Key/Value結構數據的解決方案，它默認支持基於記憶體和檔案的兩種存儲方式，分別與快取和持久化存儲對應。TAIR的功能是get、put、delete以及批量接口。

基本介紹

• 外文名：TAIR
• 屬於：Key/Value結構數據的解決方案
• 基於：記憶體和檔案的兩種存儲方式
• 功能：get、put、delete以及批量接口

功能

Tair除了普通Key/Value系統提供的功能，比如get、put、delete以及批量接口外，還有一些附加的實用功能，使得其有更廣的適用場景，包括：

Version支持

原子計數器

Item支持

Version支持

Tair中的每個數據都包含版本號，版本號在每次更新後都會遞增。這個特性有助於防止由於數據的並發更新導致的問題。

比如，系統有一個value為“a,b,c”，A和B同時get到這個value。A執行操作，在後面添加一個d，value為 “a,b,c,d”。B執行操作添加一個e，value為”a,b,c,e”。如果不加控制，無論A和B誰先更新成功，它的更新都會被後到的更新覆蓋。

Tair無法解決這個問題，但是引入了version機制避免這樣的問題。還是拿剛才的例子，A和B取到數據，假設版本號為10，A先更新，更新成 功後，value為”a,b,c,d”，與此同時，版本號會變為11。當B更新時，由於其基於的版本號是10，伺服器會拒絕更新，從而避免A的更新被覆 蓋。B可以選擇get新版本的value，然後在其基礎上修改，也可以選擇強行更新。

原子計數器

Tair從伺服器端支持原子的計數器操作，這使得Tair成為一個簡單易用的分散式計數器。

Item支持

Tair還支持將value視為一個item數組，對value中的部分item進行操作。比如有個key的value為[1,2,3,4,5]， 可以只獲取前兩個item，返回[1,2]，也可以刪除第一個item，還支持將數據刪除，並返回被刪除的數據，通過這個接口可以實現一個原子的分布 式FIFO的佇列。

結構特點

一個Tair集群主要包括client、configserver和dataserver 3個模組。Configserver通過和dataserver的心跳（HeartBeat）維護集群中可用的節點，並根據可用的節點，構建數據的在集群 中的分布信息（見下文的對照表）。Client在初始化時，從configserver處獲取數據的分布信息，根據分布信息和相應的dataserver 互動完成用戶的請求。Dataserver負責數據的存儲，並按照configserver的指示完成數據的複製和遷移工作。

輕量級

從Tair的整體架構圖上看，configserver很類似傳統分散式集群中的中心節點。整個集群服務都依賴於configserver的正常工作。

但Tair的configserver卻是一個輕量級的中心節點，在大部分時候，configserver不可用對集群的服務是不造成影響的。

Tair用戶和configserver的互動主要是為了獲取數據分布的對照表，當client獲取到對照表後，會cache這張表，然後通過查這 張表決定數據存儲的節點，所以請求不需要和configserver互動，這使得Tair對外的服務不依賴configserver，所以它不是傳統意義 上的中心節點。

configserver維護的對照表有一個版本號，每次新生成表，該版本號都會增加。當有數據節點狀態發生變化（比如新增節點或者有節點不可用了）時，configserver會根據當前可用的節點重新生成對照表，並通過數據節點的心跳，將新表同步給數據節點。

當客戶端請求數據節點時，數據節點每次都會將自己的對照表的版本號放入response中返回給客戶端，客戶端接收到response後，會將數據節點返回的版本號和自己的版本號比較，如果不相同，則主動和configserver通信，請求新的對照表。

所以客戶端也不需要和configserver保持心跳，以便及時地更新對照表。這使得在正常的情況下，客戶端不需要和configserver通信，即使configserver不可用了，也不會對整個集群的服務造成大的影響。

僅有當configserver不可用，此時有客戶端需要初始化，那么客戶端將取不到對照表信息，這將使得客戶端無法正常工作。

內部結構

DataServer負責數據的物理存儲，並根據configserver構建的對照表完成數據的複製和遷移工作。DataServer具備抽象的存儲引擎層，可以很方便地添加新存儲引擎。DataServer還有一個外掛程式容器，可以動態地載入/卸載外掛程式。

抽象的存儲引擎層 Tair的存儲引擎有一個抽象層，只要滿足存儲引擎需要的接口，便可以很方便地替換Tair底層的存儲引擎。比如可以很方便地將bdb、tc甚至MySQL作為Tair的存儲引擎，而同時使用Tair的分布方式、同步等特性。

Tair默認包含兩個存儲引擎：mdb和fdb。

mdb是一個高效的快取存儲引擎，它有著和memcached類似的記憶體管理方式。mdb支持使用share memory，這使得在重啟Tair數據節點的進程時不會導致數據的丟失，從而使升級對套用來說更平滑，不會導致命中率的較大波動。

fdb是一個簡單高效的持久化存儲引擎，使用樹的方式根據數據key的hash值索引數據，加快查找速度。索引檔案和數據檔案分離，儘量保持索引檔案在記憶體中，以便減小IO開銷。使用空閒空間池管理被刪除的空間。

自動的複製和遷移 為了增強數據的安全性，Tair支持配置數據的備份數。比如可以配置備份數為3，則每個數據都會寫在不同的3台機器上。得益於抽象的存儲引擎層，無論是作為cache的mdb，還是持久化的fdb，都支持可配的備份數。

當數據寫入一個節點（通常稱其為主節點）後，主節點會根據對照表自動將數據寫入到其他備份節點，整個過程對用戶是透明的。

當有新節點加入或者有節點不可用時，configserver會根據當前可用的節點，重新build一張對照表。數據節點同步到新的對照表時，會自 動將在新表中不由自己負責的數據遷移到新的目標節點。遷移完成後，客戶端可以從configserver同步到新的對照表，完成擴容或者容災過程。整個過 程對用戶是透明的，服務不中斷。

外掛程式容器 Tair還內置了一個外掛程式容器，可以支持熱插拔外掛程式。

外掛程式由configserver配置，configserver會將外掛程式配置同步給各個數據節點，數據節點會負責載入/卸載相應的外掛程式。

外掛程式分為request和response兩類，可以分別在request和response時執行相應的操作，比如在put前檢查用戶的quota信息等。

外掛程式容器也讓Tair在功能方便具有更好的靈活性。