PostgreSQL分布式架构之——PL/Proxy

1. PL/Proxy的介绍

1.1 PL/Proxy概述

　　PL/Proxy是一款能在PostgreSQL数据库实现数据库水平拆分的软件；可以理解分布式架构(shared nothing);但是不是真正的分布式数据库软件；也是一款能在PostgreSQL数据库实现SQL语言复制(replication)
　　分布式架构图如下：

1.2 PL/Proxy集群配置

　　PL/Proxy既能配置成“CONNECT”模式又能配置成“CLUSTER”模式

1. 在"CONNECT"模式中；PL/Proxy直接把请求路由(run on n)到指定的数据库。
2. 在"CLUSTER"模式中；PL/Proxy可以支持数据水平分区，即shared nothing。也可以实现SQL语言复制(run on all)。

　　在配置“CLUSTER”模式有两种方式：

1. 集群configuration API
2. SQL/MED

1.3 PL/Proxy特性介绍

1. PL/Proxy把需要对数据库SQL访问转换为对PostgreSQL函数调用。
2. PL/Proxy后端数据库节点数必须是2的N次方。

2. PL/Proxy安装

2.1 编译安装

　　执行“source /home/postgres/.bashrc”加载环境变量；目的确保来自postgresql bin目录的pgconfig在您的路径中

tar -zxvf plproxy-2.7.tar.gz
cd plproxy-2.7
source /home/postgres/.bashrc
make
make install

2.2 创建PL/Proxy扩展

　　在这里我选“proxy”数据库作为路由代理数据库。

[postgres@Postgres201 ~]$ psql
psql (9.6.0)
Type "help" for help.

postgres=# create database proxy;
CREATE DATABASE
postgres=# \c proxy
You are now connected to database "proxy" as user "postgres".
proxy=# create extension plproxy;
CREATE EXTENSION
proxy=# \dx
                               List of installed extensions
  Name   | Version |   Schema   |                       Description
---------+---------+------------+----------------------------------------------------------
 plpgsql | 1.0     | pg_catalog | PL/pgSQL procedural language
 plproxy | 2.7.0   | public     | Database partitioning implemented as procedural language
(2 rows)

3. PL/Proxy的配置

　　本实验的配置环境如下:

主机名	IP	角色	数据库名	用户
PostgreSQL201	192.168.1.201	proxy node	proxy	lottu
PostgreSQL202	192.168.1.202	data node	pl_db0	lottu
PostgreSQL202	192.168.1.202	data node	pl_db1	lottu
PostgreSQL202	192.168.1.202	data node	pl_db2	lottu
PostgreSQL202	192.168.1.202	data node	pl_db3	lottu

　　修改数据节点的pg_hba.conf

要确保PL/Proxy节点能访问所有数据库。
host    all             all             192.168.1.0/        trust
当然在线上数据库大家可以这样配置，例如：
host    all             lottu             192.168.1.201/        md5

　　采用SQL/MED方式配置集群【在PL/Proxy节点操作】
　　创建一个使用plproxy FDW的服务器来完成的。服务器的选项是PL/Proxy配置设置和集群分区列表。

[postgres@Postgres201 ~]$ psql proxy lottu
psql (9.6.0)
Type "help" for help.

proxy=# \c
You are now connected to database "proxy" as user "lottu".
proxy=# CREATE SERVER cluster_srv1 FOREIGN DATA WRAPPER plproxy
proxy-#         OPTIONS (
proxy(#                 connection_lifetime '',
proxy(#                 disable_binary '',
proxy(#                 p0 'dbname=pl_db0 host=192.168.1.202',
proxy(#                 p1 'dbname=pl_db1 host=192.168.1.202',
proxy(#                 p2 'dbname=pl_db2 host=192.168.1.202',
proxy(#                 p3 'dbname=pl_db3 host=192.168.1.202'
proxy(#                 );
CREATE SERVER
proxy=# \des
           List of foreign servers
     Name     | Owner | Foreign-data wrapper
--------------+-------+----------------------
 cluster_srv1 | lottu | plproxy
(1 row)

proxy=# grant usage on FOREIGN server cluster_srv1 to lottu;
GRANT

#创建用户映射
proxy=# create user mapping for lottu server cluster_srv1 options (user 'lottu');
CREATE USER MAPPING
proxy=# \deu
  List of user mappings
    Server    | User name
--------------+-----------
 cluster_srv1 | lottu
(1 row) 

　　配置完成！在"CLUSTER"模式中；才需要上述配置；在"CONNECT"模式中是不需要的。

4. PL/Proxy测试

　　PL/Proxy把需要对数据库SQL访问转换为对PostgreSQL函数调用；这就需要使用者有良好的编程功底。
　　在数据节点创建测试样本表

create table users(userid int, name text);

4.1 "CLUSTER"模式测试

4.1.1 数据水平拆分测试

1. 在每个数据节点创建insert函数接口

pl_db0=> CREATE OR REPLACE FUNCTION insert_user(i_id int, i_name text)
pl_db0-> RETURNS integer AS $$
pl_db0$>        INSERT INTO users (userid, name) VALUES ($1,$2);
pl_db0$>        SELECT 1;
pl_db0$> $$ LANGUAGE SQL;
CREATE FUNCTION

1. 在PL/Proxy数据库创建同名的insert函数接口

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION insert_user(i_id int, i_name text)
proxy-# RETURNS integer AS $$
proxy$#     CLUSTER 'cluster_srv1';
proxy$#     RUN ON ANY;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION

　　为什么要同名的函数呢？若不是同名的话；需要在函数里面添加一个"TRAGET INSERT_USER"；表明从数据节点调用函数"INSERT_USER"。

1. 在PL/Proxy数据库创建读的函数get_user_name()

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION get_user_name()
RETURNS TABLE(userid int, name text) AS $$
    CLUSTER 'cluster_srv1';
    RUN ON ALL ;
SELECT userid,name FROM users;
$$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION

　　Ok;现在函数接口开发完成；我现在来调用函数插入10条记录

SELECT insert_user(1001, 'Sven');
SELECT insert_user(1002, 'Marko');
SELECT insert_user(1003, 'Steve');
SELECT insert_user(1004, 'lottu');
SELECT insert_user(1005, 'rax');
SELECT insert_user(1006, 'ak');
SELECT insert_user(1007, 'jack');
SELECT insert_user(1008, 'molica');
SELECT insert_user(1009, 'pg');
SELECT insert_user(1010, 'oracle');

　　由于函数执行的是"RUN ON ANY";表明插入数据是随机选取数据节点。我们看看每个数据节点的数据。

pl_db0=> select * from users;
 userid |  name
--------+--------
   1005 | rax
   1006 | ak
   1008 | molica
   1009 | pg
(4 rows)

pl_db1=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1002 | Marko
   1004 | lottu
(2 rows)

pl_db2=> select * from users;
 userid |  name
--------+--------
   1007 | jack
   1010 | oracle
(2 rows)

pl_db3=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1001 | Sven
   1003 | Steve
(2 rows)

　　可以看出10条数据已经切分到每个数据节点。（10条取样太少，导致数据不均匀）。我们在proxy节点查询下。

proxy=# SELECT USERID,NAME FROM GET_USER_NAME();
 userid |  name
--------+--------
   1005 | rax
   1006 | ak
   1008 | molica
   1009 | pg
   1002 | Marko
   1004 | lottu
   1007 | jack
   1010 | oracle
   1001 | Sven
   1003 | Steve
(10 rows)

4.1.2数据复制(replication)测试

1. 选择users表作为实验对象；我们先清理表users数据;在数据节点创建truncatet函数接口

pl_db0=> CREATE OR REPLACE FUNCTION trunc_user()
pl_db0-> RETURNS integer AS $$
pl_db0$>        truncate table users;
pl_db0$>        SELECT 1;
pl_db0$> $$ LANGUAGE SQL;
CREATE FUNCTION

1. 在PL/Proxy数据库创建同名的truncate函数接口

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION trunc_user()
proxy-# RETURNS SETOF integer AS $$
proxy$#     CLUSTER 'cluster_srv1';
proxy$#     RUN ON ALL;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION

1. 执行之后trunc_user();数据已经清理了。

proxy=# SELECT TRUNC_USER();
 trunc_user
------------
          1
          1
          1
          1
(4 rows)

　　其实在这里我们已经验证数据复制(replication)测试。为了更好解释；我们选择insert函数接口来。

1. 在PL/Proxy数据库创建函数接口 insert_user_2

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION insert_user_2(i_id int, i_name text)
proxy-# RETURNS SETOF integer AS $$
proxy$#     CLUSTER 'cluster_srv1';
proxy$#     RUN ON ALL;
proxy$# TARGET insert_user;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION

　　我们选择这几条语句

proxy=# SELECT insert_user_2(1004, 'lottu');
proxy=# SELECT insert_user_2(1005, 'rax');
proxy=# SELECT insert_user_2(1006, 'ak');
proxy=# SELECT insert_user_2(1007, 'jack');

1. 我们看看每个数据节点的数据。

pl_db0=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

pl_db1=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

pl_db2=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

pl_db3=> select * from users;
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

　　每个节点的数据都是一样的。完成了数据复制(replication)测试。

1. 我们在proxy节点查询下。只要在任意数据节点读取数据即可；我们先编辑函数。

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION get_user_name_2()
proxy-# RETURNS TABLE(userid int, name text) AS $$
proxy$#     CLUSTER 'cluster_srv1';
proxy$#     RUN ON ANY ;
proxy$# SELECT userid,name FROM users;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION
proxy=# SELECT USERID,NAME FROM GET_USER_NAME_2();
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

4.2 "CONNECT"模式测试

　　使用"CONNECT"模式；PL/Proxy不需要上述的配置；直接使用即可。

proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION get_user_name_3()
proxy-# RETURNS TABLE(userid int, name text) AS $$
proxy$#     CONNECT 'dbname=pl_db0 host=192.168.1.202';
proxy$# CONNECT 'dbname=pl_db1 host=192.168.1.202';
proxy$# SELECT userid,name FROM users;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
ERROR:  PL/Proxy function lottu.get_user_name_3(0): Compile error at line 3: Only one CONNECT statement allowed
proxy=# CREATE OR REPLACE FUNCTION get_user_name_3()
proxy-# RETURNS TABLE(userid int, name text) AS $$
proxy$#     CONNECT 'dbname=pl_db0 host=192.168.1.202';
proxy$# SELECT userid,name FROM users;
proxy$# $$ LANGUAGE plproxy;
CREATE FUNCTION
proxy=# SELECT USERID,NAME FROM GET_USER_NAME_3();
 userid | name
--------+-------
   1004 | lottu
   1005 | rax
   1006 | ak
   1007 | jack
(4 rows)

　　只允许一个“CONNECT statement”;用法很简单；作用很鸡肋。

5. 总结

　　PL/Proxy的语法本文差不多都涉及到了。至于通过“集群configuration API”方式配置集群，本文不讲解了；其实配置也很简单。

6. 参考文档

　　https://yq.aliyun.com/articles/59372?spm=a2c4e.11153940.blogcont59345.17.46039916yDaqtq