Microsoft SQL Azure

本筆記出自論文《Extreme Scale with Full SQL Language Support in Microsoft SQL Azure》和一些網絡資料。論文在開頭就提到了，很多互聯網行業做出的存儲產品如Google Bigtable、Yahoo PNUTS、Amazon Dynamo等，其提供的ACID事務、一致性保證是和傳統的關系型數據庫有很大區別的。互聯網行業通過其上層業務的抽象，將一致性及事務限制在特定的consistency domain中，從而支持大規模的存儲需求。如Bigtable的EG，以及本文將要講到的partition key。

Azure SQL的設計初衷，就是為了在享受大規模分布式存儲的有點的同時，仍能保有傳統關系型數據庫的大部分特性。

基本架構

global shard map manager：也叫global partition manager用來存儲所有數據的shard信息，這個shard我們后面會講到

Database Engine：一個個單獨魚腥SQL Server的物理進程，他們之間相互隔離

Protocal Gateway：協議網關負責將用戶的請求轉發到對應的replica上

Distributed Fabric：分布式基礎組件，用以維護節點狀態，選主等等。

數據模型

Azure SQL將數據劃分為多個分區，通過限制事務只能在一個分區執行來規避分布式事務。集群數據多副本采用Quorum，每份數據都會有primary replica。

Azure SQL通過表（這里只廣義上的表，既可以值關系型數據庫中的表table，也可以指存儲Blob，Queues等）的某key作為索引，我們稱之為Partition key。將表中的數據打散到后端不同存儲節點上。只要partition key相同，則數據會分布在同一臺服務器上。

通過這種方式，同一partition key的數據shard總是分布在一臺服務器上，Azure SQL可以天生很好的支持READ COMMITTED隔離級別，但是如果想使用更高的隔離級別，比如REPEATABLE READ，就必須要持有垮shard的鎖，這會使性能下降很多。

另外Azure SQL還支持快照隔離

復制

Azure SQL采用Quorum協議，所有的sql語句經過主副本下發，三副本的數據至少成功兩副本才能返回，主副本在發送事務的時候會帶上事務提交順序號（Commit Sequence Number CSN），從而作為回復和回滾的依據。

如果節點發生了故障，之前講到的global partition manager會執行故障分區的Reconfigration，首先它會選擇一臺負載較輕的機器增加到當前副本集中，拷貝數據，然后重新配置Quorum。由于使用了Quorum，所以數據在集群中的復制優先級也不一樣(有的副本復制了三份，有的只復制了2份)，優先級也是由global partition manager來控制的。

顯而易見的是，集群負載較大時，primary replica會成為熱點，這時global partition manager會從三副本中重新選擇一個副本，提升為主primary replica。由于不涉及副本數據的遷移，這種負載均衡較為迅速。

多租戶

Azure SQL是面向多租戶的云數據庫，因此要限制客戶使用的系統資源：

系統資源的監控與分配，包括CPU、內存、存儲QOS等等

SQL數據庫的容量限制，如果超過容量則不能寫入。

后端存儲節點Database Engine的資源分配，不能寫滿后端存儲節點。

參考鏈接

Azure SQL Data partitioning strategies

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL (Transact-SQL)

Distributed Storage: How SQL Azure Replicas Work

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Microsoft SQL Azure论文笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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