Facebook 欲用 Apollo 取代 MySQL 資料庫

自公司創辦以來，Facebook就一直在使用MySQL資料庫。大多數人對於讓這家社交網路網站得以支持來自20多億用戶的數據，又沒有任何障礙地順暢運行的優化方法感到很好奇。實際上，人們談論可擴展資料庫時，幾乎總是免不了提到Facebook。當然，近些年來，資料庫管理和增長這個小眾領域沒有比Facebook更重大的成功案例了。Facebook可能仍然使用MySQL資料庫作為其核心引擎，不過隨著時代的變遷，馬克?扎克伯格（MarkZuckerberg）親自領導的團隊正像大多數知名企業組織那樣逐漸青睞NoSQL資料庫。

偏向NoSQL資料庫

早在2014年，Facebook的代表傑夫?約翰遜（Jeff Johnson）在紐約QCon大會上宣布推出Apollo。這是Facebook自家版本的Paxos，類似NoSQL資料庫。這個新的NoSQL資料庫模型是一種分層存儲系統。這種高級資料庫中存儲的數據以碎片形式存在，就像區域伺服器中的HBase。然而，這種新型NoSQL模型的獨特之處在於其在線低延遲存儲系統。它不是一種面向文檔的數據系統。Apollo更側重數據結構的修改，讓用戶可以修改數據結構，沒有太多的前序（prologue）。數據的單個分片（shard）很小，大小在1位元組和1兆位元組之間。但數據的總大小可以達到10+拍位元組（PB）。它支持的伺服器數量可以從區區3台增加到將近1000台。

了解Apollo

存儲在Apollo資料庫中的數據以小碎片的形式存在。這每一個碎片有四個不同的部分。

Apollo的第一個部分基於Raft。它是一種直接來源於Raft的法定共識協議（quorum consensus protocol），而Raft是來自斯坦福大學的一種成熟穩定的領導者（leader）協議。這是Apollo資料庫系統的獨特之處。

Apollo資料庫中的第二個部分是資料庫裡面的存儲系統。該存儲系統受到了RocksDB的啟發。它是一種基於谷歌LevelDB的鍵/值存儲系統。Facebook可以輕鬆地處理該存儲系統，模擬其他數據結構，包括老式MySQL資料庫結構。值得注意的是，Apollo對於存儲的定製不是很友好。因此，Facebook的資料庫管理團隊正努力為其新的Apollo資料庫存儲系統添加MySQL資料庫支持的部分功能。

第三個部分是Facebook的原生API。任何資料庫API都是一個關鍵部分。對於Apollo而言，它是擁有read()和write()組件的Client API。用戶需要表示他們的前提條件。如果前提條件正確，Apollo將返回值（讀取或寫入）。你要記住：該資料庫中的所有數據都是碎片形式的。因此，Apollo資料庫裡面任何分片層面的操作都是原子級別的。你始終可以把許多條件與讀取結合起來，創建新的操作前提條件。

第四個部分是容錯狀態機（FTSM）。這是Apollo資料庫中系統代碼的一部分。每個分片都有單獨的FTSM。不妨這樣來考慮：如果有牽涉三台不同機器的分片，它們都將同時執行同樣的代碼。它在大型資料庫環境中有著巨大優勢。如果一個代碼突然死亡，其他分片將以可接受的適當順序繼續運行同樣的代碼，並被所有節點所接受。

雖然Apollo成為Facebook新的寵兒掀起了巨大的動靜，但到目前為止Facebook沒有在生產環境中使用它。相反，該公司期待取代Memcached的一些使用場景。Facebook高度依賴內存緩存存儲系統，這已不是什麼秘密。坊間傳聞稱，Apollo成了從Facebook到iOS設備和運營商的出站消息的新型隊列系統。它很適合數據分析。此外，它將提升數據提取的速度和準確性。

為何Apollo會存在？

Facebook使用狀態機主要用於負載均衡、分片生成及管理、協調跨機器的數據事務以及數據遷移。但是這個過程不夠盡善盡美。這些狀態機可以向遠程伺服器發送RPC請求。除此之外，每當用戶需要對數據的持續狀態進行更改，他們需要經過Raft，並且讓其他所有伺服器都要同意。

Facebook眼下在使用什麼？

Apollo仍在「建設中」，它遠遠談不上是Facebook的日常資料庫。因此目前，這個社交網路巨頭在使用添加了大量修改和附件的MySQL資料庫，為每天數量龐大的數據傳輸和數據存儲提供方便。你不能指望一家年收入數十億美元的公司將MySQL直接拿來使用！它對IO子系統作了一些變動，包括下列新特性：

innodb_read_io_threads，innodb_write_io_threads——這設置了後台IO線程的數量。

innodb_io_capacity——這設置了每台伺服器的IO容量，以確定後台IO限制。

innodb_max_merged_io——這一個設置了毗鄰IO請求的最大數量。通常，下一批IO請求會在稍後合併成大得多的IO請求。

不像Apollo，Facebook目前依賴MySQL資料庫作為鍵/值存儲系統，因而能夠在一系列邏輯實例之間隨機分布數據。你可以在伺服器的物理節點上找到這些。當前伺服器的所有負載均衡工作只出現在物理節點層面。

最令人驚訝的傳聞稱，Facebook擁有大約1800台MySQL伺服器，內部卻只有三名資料庫管理員（DBA）。這似乎是一項不可能完成的任務！即使Facebook果真只有三名DBA來管理整個數據集，要是沒有MySQL資料庫，那也是永遠不可能的。MySQL簡單而強大，Facebook或其他任何類似的社交網路網站多年後才會用新的NoSQL伺服器替代全日運行的MySQL伺服器。