这篇文章主要介绍王泽林老师分享的《OceanBase 的基础架构和开发技巧》。如果您看过第一篇文章的对应视频，会发现整个系列主要分为 MiniOB 和 OceanBase 两个系列，本篇文章就是 OceanBase 系列的开篇，所以文章中会有很多 OceanBase 的概念和特点介绍，作为开篇文章为大家普及一些基础知识。

一、基础架构

首先了解一下数据库基础架构，我们通过下面这种图，来看一下数据库普遍存在的需求：

最最重要的应属“稳定性”了，然后在稳定性基础上，增加了扩展性、高可用、高性能、低成本、兼容性等需求。如果单谈稳定性的话，作为一款新兴数据库无法提供太多有力的证据自证其词，只能通过大量的测试来佐证；要么就是通过数据库的发展历史，所以这里王泽林老师先介绍了一下 OceanBase 的发展历史。

2010年，OB 起源于淘宝收藏夹业务，当时还是分布式 NoSQL 存储；
2013年～2016年，OB 增加了 SQL 引擎的支持，支持了三副本高可用；到2016年支持了蚂蚁金服的所有核心业务；
2017～2019年，增加了分布式事务和强一致性支持；并做了很多外部银行案例；
2020年，成立商业化公司独立运营；
2021年6月1日，开源并大力发展社区生态，支持社区共建。

通过上面历史的介绍，我们不难发现，OB 经历了几个大的阶段，每个阶段都会发生较大的架构调整，比如从早期的分布式 NoSQL 存储跃升为 NewSQL 分布式数据库，再比如2022年 4.0 版本小鱼发布的单机一体化架构；每一次架构的变更都是一次顺应数据库历史发展的考量。历史发展的一些重要场景，也能充分证明 OB 的能力，比如对双十一的支持、一些世界第一打榜的结果等，这里就不展开说了，网上相关的文章太多了。

接下来就是其他架构在稳定性基础上的其他特点，包括 zone、rs、paxos 等概念，zone可以类比为一个城市、机房或者机架，同一集群尽量做到概念在一个水平线上；rs是rootservice的缩写，是集群的总控服务；paxos是副本一致性协议。

在同一个 zone 里面扩展机器可以达到提高 OB 集群性能的目的，但是扩展 zone 的数量并不能提高集群的性能而只能提高高可用性。据官方说法，TPCC测试时，集群规模有1500个节点。

针对“高可用”特点，OB提供双中心的架构，是一种逻辑复制的主备库模式，这种模式下，一些集群的动作，比如创建表操作，是通过 RS 的同步完成的，两边的 RS 各为其主；分区数据是 clog 的异步同步。

另外还有可用性更高的6副本两地三中心架构和5副本的三地五中心架构：

“高性能”的特点往往值得大书特书，王泽林老师通过 OB 典型的读写场景给大家做了介绍：

Read 分为本地读、远程读和分布式读，适应各种情况；对于读操作有以下优化手段：
- 降低响应时间
  - obproxy 部署在 app 本地 - 可以将网络降低到1跳
  - prepared statement 及协议优化 - 可以减少很多硬解析的过程
  - fast parameterize & plan cache - 通过执行计划缓存快速命中执行计划
  - CBO 查询优化器
    - 一阶段分布式/并行执行计划生成
    - 来自大量生产实践打磨的重写规则
  - block cache & row cache - 存储引擎相关
  - fused_row cache & bloom filter - 存储引擎相关
  - static type expression - 静态类型的执行语法
  - vectorized execution engine - 向量化执行引擎
  - Px 并行执行
  - 避免不必要的 RPC：三类执行计划
- 提升吞吐率
  - MVCC 快照读
  - 水平扩展
Write 也分为本地写、远程写和分布式写；写操作也存在很多优化方法：
- 降低响应时间
  - 内存级写入性能，小事务执行过程不落盘
  - 局部索引避免分布式事务
  - 轮转合并提升大压力下写入性能
  - PDML - DML 并行
- 提高吞吐率
  - Transaction Set Consistency
  - 行级锁
  - 多种隔离级别
高效事务提交
- 降低响应时间
  - 避免分布式事务：分区 vs 行 vs 块
  - 全局时间戳服务优化
  - 2 PC 一阶段优化
  - 一体化设计的 clog 避免分布式状态机分层开销
  - 使用 PL/SQL 减少交互次数
- 提升吞吐率
  - 一致性协议 multi-paxos vs raft
  - clog 日志组提交
  - 锁模型：悲观锁 vs 乐观锁
  - 热点行：提前解行锁，不需要到多数派提交，事务写下去就提前解行锁

在“低成本”方面，通过多副本和多租户上的不同组合方案，达到降本的目的：

二、开发技巧

“工欲善其事，必先利其器” 这一部分，介绍了一些 OceanBase 开发技巧。这一部分包括以下内容：

OBD 部署 OceanBase
使用源代码编译 OceanBase
设置开发 IDE
代码编写风格与自动化风格格式工具
代码调试
如何用自己的二进制部署 OceanBase
编写 mysqltest
编写 unittest
如何向 OceanBase 贡献代码

2.1 OBD 部署 OceanBase

该操作可以参考：https://github.com/oceanbase/obdeploy

另外可以通过 obd 命令帮助信息进行一些操作的了解：obd -h, obd cluster -h

2.2 使用源代码编译 OceanBase

源码编译可以参考：https://github.com/oceanbase/OceanBase/wiki/Build-from-source-code

下图展示了当前兼容的操作系统和 CPU 架构，可以看到 MacOS 还是不支持的，其他大多数主流操作系统均得到了支持。

操作步骤中一些步骤的作用解释如下：

sh build.sh --init - init操作是为了下载一些平台依赖，可以帮助大家更顺滑的准备编译环境； ash build.sh
debug --init --make - 其中的 debug 或 release 相当于 cmake 操作

2.3 设置开发 IDE

IDE 设置可以参考：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/how_to_set_ide_with_ccls

在源码开发过程中，推荐的几款 IDE 分别为：Vim、Visual Studio Code 和 CLion。

推荐安装 ccls 插件，方便函数之间的跳转。

还要注意将生成的 compile_commands.json 文件移动到项目根目录下面。

2.4 代码编写风格与自动化风格格式工具

代码风格这部分，可以参考文档：https://www.oceanbase.com/docs/community-code-style-cn-10000000000018872 ，这里面论述的很详细，建议每个人都好好的看看。

另外，源码中提供了一个 format.sh，在目录 sh tools/scripts/format.sh 下，使用方法及其他 IDE 如何配置请参考网页：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/How_to_set_code_format

2.5 代码调试

代码调试，可以参考文档：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/how_to_debug 。

文档里面有很多代码调试的方法，最建议的还是使用 gdb 进行调试。

最传统的方式是通过 gdb attach 上去调试，也可以使用 obd，如下：

$ ./obd.sh gdb -h
>>> obd tool command --help
Usage: obd tool command <deploy name> <command> [options]Options:-c COMPONENTS, --components=COMPONENTSThe components used by the command. The firstcomponent in the configuration will be used by defaultin interactive commands, and all available componentswill be used by default in non-interactive commands.-s SERVERS, --servers=SERVERSThe servers used by the command. The first server inthe configuration will be used by default ininteractive commands, and all available servers willbe used by default in non-interactive commands.-h, --help            Show help and exit.-v, --verbose         Activate verbose output.

2.6 如何用自己的二进制部署 OceanBase

用自己的二进制部署的话，可以采用 obd 来 change repo 的方式，参考命令 obd cluster change-repo 进行。

另外大家也可以使用 tools/deploy/obd.sh 进行配置部署，例如：

sudo ./obd.sh prepare
sudo ./obd.sh deploy -c single.yaml

如果出现以下问题，说明权限不够，请使用 sudo 权限:

$ ./obd.sh prepare
./obd.sh: line 8: /tools/deploy/activate_obd.sh: No such file or directory
>>> obd devmode enable
./obd.sh: line 14: //deps/3rd/usr/bin/obd: No such file or directory
Exec obd cmd failed. If your branch is based on 3.1_opensource_release, please go to the deps/3rd directory and execute 'bash dep_create.sh all' to install obd.
grep: /tools/deploy/.obd/.obd_environ: No such file or directory

如果出现以下问题，可能是 LD_LIBRARY_PATH 设置有问题，可以参考如下解决方法：

$ ./obd.sh deploy -c distributed-with-proxy.yaml
Deploy name: distributed-with-proxy
/home/chris/OceanBase/oceanbase/tools/deploy/bin/observer not found

# chris @ ob-allinone in ~/OceanBase/oceanbase/tools/deploy on git:master x [15:09:47]
$ /home/chris/OceanBase/oceanbase/tools/deploy/bin/observer
/home/chris/OceanBase/oceanbase/tools/deploy/bin/observer: error while loading shared libraries: libmariadb.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory# chris @ ob-allinone in ~/OceanBase/oceanbase/tools/deploy on git:master x [15:10:18] C:127
$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/chris/OceanBase/oceanbase/deps/3rd/usr/local/oceanbase/deps/devel/lib/mariadb/# chris @ ob-allinone in ~/OceanBase/oceanbase/tools/deploy on git:master x [15:10:40]
$ /home/chris/OceanBase/oceanbase/tools/deploy/bin/observer
/home/chris/OceanBase/oceanbase/tools/deploy/bin/observer

其实上面主要就是判断已存在的 observer 为什么没法执行，发现是缺少 so 文件，所以重设了一下环境变量就可以了。

或者也可以直接使用 ./observer 指定参数的方法来执行，可以参考官方文档中的手动安装 observer 并初始化部分。

2.7 编写 mysqltest

mysqltest 部分章节主要参考文档：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/Run-mysql-test 。

当我们写了一些比较复杂的功能时，可以通过 mysqltest 来测试一下编写的是否存在问题。这个过程需要写一个 test和一个result结果集文件。通过 obd test mysqltest xxxx 来进行测试，对比结果是否在预期范围内。当然要注意写对位置哦。

2.8 编写 unittest

编写 unittest 可以参考文档：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/Run-unit-test。如果要进行 unittest，需要先编译。

正常编译 oceanbase 不会编译 unittest，所以这里有一个手工编译的动作。

编译完成后，可以通过 ./run_tests.sh 运行所有单元测试，或者自己编写一个单独的测试，然后执行。

2.9 如何向 OceanBase 贡献代码

贡献代码部分就比较简单了，注意以下几点：

首先签署 CLA；
可以给 OB 提 issue；
如果功能改变比较大，可以开 discussion，然后 OB 的开发会与大家一起讨论；
如果要提交 pr 的话，需要提前做好 mysqltest 和 unittest；
也可以在一些 pr 上进行评论；
也可以做一些代码 review 的操作。

参考文档：https://github.com/oceanbase/oceanbase/wiki/Contribute-to-OceanBase。

今天的内容大概就这些～

最后的最后，如果大家感兴趣，可以多关注和参与 OB 的活动：https://ask.oceanbase.com/t/topic/35601006。

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