本發(fā)明涉及使用共識協(xié)議(consensus?protocol)的具有快速自動故障切換(failover)、零數(shù)據丟失、強一致性、完整sql支持和水平可擴展性的異步數(shù)據庫事務復制。
背景技術：
1、共識協(xié)議允許機器的集合作為連貫的組工作，該連貫的組可以在一些成員故障的情況下繼續(xù)運行。正因如此，各種共識協(xié)議在大型軟件系統(tǒng)(諸如經復制的數(shù)據庫系統(tǒng))中發(fā)揮著關鍵作用。raft是一種被設計為易于理解且易于實現(xiàn)的共識協(xié)議。raft提供了一種通用方式，以將狀態(tài)機分布在跨計算節(jié)點(本文中簡稱為“節(jié)點”或“參與者節(jié)點”)的集群上，從而確保集群中的每個節(jié)點都在相同系列的狀態(tài)轉移上達成一致。經復制的狀態(tài)機通常使用經復制的日志來實現(xiàn)。每個節(jié)點存儲包含一系列命令的日志復制品，該日志復制品的狀態(tài)機按次序執(zhí)行這些命令；因此，每個狀態(tài)機都處理相同序列的命令。由于狀態(tài)機具有確定性，因此每個狀態(tài)機都計算相同的狀態(tài)和相同序列的輸出。
2、分片(sharding)是一種基于跨多個獨立物理數(shù)據庫對數(shù)據進行水平分區(qū)的數(shù)據庫擴展技術。這種配置中的每個物理數(shù)據庫被稱為“碎片(shard)”。
3、分片依賴于復制以用于可用性。數(shù)據庫分片客戶常常要求高性能、低開銷復制，其提供強一致性、支持具有零數(shù)據丟失的快速故障切換，以及完整的結構化查詢語言(sql)和關系事務。復制必須支持幾乎無限的水平可擴展性和對稱碎片，并平衡對每個碎片的利用。存在用于數(shù)據庫復制的raft實現(xiàn)方案以試圖解決上述需求，諸如數(shù)據庫系統(tǒng)、cloud?spannertm云軟件、cockroachdbtm數(shù)據庫系統(tǒng)、yugabytedb和tidb。
4、當前用于分片的復制解決方案滿足這些要求中的許多要求。但是，它們都不能滿足所有要求。例如，logical?standby可以支持1-2秒的故障切換；但是，為了平衡負載，每個物理服務器必須配置多個數(shù)據庫，并且必須使用更多碎片來跟上主碎片的工作負載。active?data?guard和logical?standby是在碎片級別具有空閑硬件的主動/被動復制策略。goldengatetm不支持分片數(shù)據庫中的自動快速故障切換。
5、典型的nosql數(shù)據庫(諸如cassandratm、dynamodbtm)滿足上述要求中的許多要求，諸如水平可擴展性、簡單性、對稱碎片；但是，它們缺乏sql支持、acid(原子性、一致性、隔離性和持久性(durability))事務和強一致性。一些newsql數(shù)據庫(諸如cloudspannertm、cockroachdbtm、yugabytedbtm、tidbtm)提供sql支持并實現(xiàn)支持強一致性的基于共識的復制(paxos或raft)。它們通常實現(xiàn)同步數(shù)據庫復制，這增加了用戶事務響應時間。yugabytedbtm聲稱對于某些情況(例如，單鍵dml)它會異步地將變更應用于跟隨者。但是，yugabytedbtm可能仍然需要同步來呈現(xiàn)用于事務的全局時間。
6、kafkatm是一個眾所周知的消息傳遞系統(tǒng)并且滿足上述要求中的許多要求，但kafkatm是非關系型的?；趓aft的復制(rr)不要求持久存儲器，rr在物理重做日志(redolog)之上添加了邏輯日志記錄，rr支持完整的sql，并且rr能夠更容易容忍地理位置上遠程的復制品。
7、本節(jié)中描述的方法是可以采用的方法，但不一定是先前已經設想或采用的方法。因此，除非另有說明，否則不應假定本節(jié)中描述的任何方法僅僅由于它們被包括在本節(jié)中而被認為是現(xiàn)有技術。此外，不應僅僅因為本節(jié)中所描述的任何方法被包括在本節(jié)中就認為它們是易于理解的、例行的或常規(guī)的。
技術實現(xiàn)思路
1.一種計算機實現(xiàn)的方法，包括：
2.如權利要求1所述的方法，其中：
3.如權利要求2所述的方法，其中從給定跟隨者服務器接收到的給定確認包括多個事務提交。
4.如權利要求2所述的方法，所述方法還包括：
5.如權利要求2所述的方法，其中執(zhí)行所述提交操作包括將針對所述特定事務的日志記錄寫入到盤。
6.如權利要求1所述的方法，其中：
7.如權利要求1所述的方法，其中：
8.如權利要求7所述的方法，所述方法包括：
9.如權利要求1所述的方法，其中：
10.如權利要求1所述的方法，其中：
11.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個跟隨者服務器內的每個給定跟隨者服務器對所述表的所述行的所述給定跟隨者服務器的相應副本急切執(zhí)行變更操作并且并行地將所述復制日志記錄附加到所述給定跟隨者服務器的相應復制日志。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個跟隨者服務器內的每個給定跟隨者服務器被配置為將來自所述客戶端的命令重定向到所述領導者服務器。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述復制日志記錄包括針對所述變更操作的邏輯變更記錄、有效日志索引和期限。
14.如權利要求1所述的方法，還包括調用附加條目遠程過程調用(rpc)以將所述復制日志中的復制日志記錄傳播到所述一個或多個跟隨者服務器。
15.一種或多種存儲指令的非暫態(tài)存儲介質，所述指令在由一個或多個計算設備執(zhí)行時使得：
16.一種數(shù)據庫碎片服務器，包括：
17.如權利要求16所述的數(shù)據庫碎片服務器，其中：
18.如權利要求16所述的數(shù)據庫碎片服務器，其中
19.如權利要求18所述的數(shù)據庫碎片服務器，包括應用服務器，所述應用服務器被配置為從所述存儲器內隊列讀取所述第二復制日志記錄并將由所述第二復制日志記錄指定的第二變更操作應用于存儲在所述數(shù)據庫服務器處的所述表的所述第二行的副本。
20.如權利要求16所述的數(shù)據庫碎片服務器，其中所述網絡發(fā)送器組件調用附加條目遠程過程調用(rpc)以將復制日志記錄傳播到所述一個或多個跟隨者服務器。