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本文將為您介紹在Hologres中Shard級別的Replication使用。

功能概述

從Hologres V1.1版本開始，支持通過設置Table Group副本數的方式來提高某個Table Group查詢并發能力和可用性。您可以在創建Table Group的時候通過顯式指定的replica count或者修改已有的replica count來打開Replication的功能。新增的副本屬于內存級別的運行時副本，不會增加額外存儲成本。

關于replica count的說明具體如下：

數據是按Shard分布的，不同Shard管理不同的數據，不同Shard之間的數據沒有重復，所有的Shard在一起是一份完整的數據。
默認情況下每一個Shard只有一個副本，即replica count = 1，其對應的屬性為leader。您可以通過調整replica count的值，使相同的數據有多個副本，其他副本的屬性為follower。
寫請求由Leader Shard負責，讀請求會均衡由多個Follower Shard（也包含leader Shard）共同服務。當使用Follower Shard查詢時，數據可能會出現10~20ms級別延遲。
replica count默認值是1，表示不啟用Replication。大于1表示開啟Replication，replica count數字越大，對資源的消耗也越大。由于Replica布局具有反親和特性，即多個replica不可以布局在同一個計算節點上，因此replica count參數應小于等于計算節點數。從Hologres V1.3.53版本開始，replica count上限為worker個數，如若超過則會報錯。有關不同規格擁有的計算節點數，參考實例規格概述。
考慮到計算節點計算力的均衡性，在增加Replication時，應該同步縮小shard_count，保持shard_count * replica count = 默認實例推薦shard數時，具備最好的性能。
Hologres從V1.3.45版本開始，支持查詢高可用。
若您發現您的實例監控信息頁面出現了類似如下圖的情況：
實例整體資源利用率不高，但是僅有小部分Worker計算資源使用率很高，其他Worker計算資源利用率很低，那么有可能是查詢不均導致的，即大部分的查詢僅用了其中幾個Shard回答查詢，此時您可以增加Shard的副本數量，讓更多的Worker上有Shard的副本，該操作可以有效提高資源利用率和QPS。
說明
- Leader Shard和Follower Shard之間同步元數據需要消耗一定的資源，且副本數越多，消耗的資源越多。所以若非定位到是因為查詢不均導致資源使用不均衡，否則不建議使用該方式提升QPS。
- 同時Leader Shard和Follower Shard會存在毫秒級的數據延遲。
當增加replica后，同樣的查詢條件下，各個Worker的資源已經得到了充分的利用，如下所示。

使用限制

在Hologres中使用Shard級別的Replication時，僅Hologres V1.1及以上版本支持。
說明
您可以在Hologres管控臺的實例詳情頁查看當前實例版本，如果您的實例是V0.10以下版本，請您使用自助升級或加入Hologres釘釘交流群反饋，詳情請參見如何獲取更多的在線支持？。
replica_count必須小于等于計算節點數量。您可以在Hologres的管理控制臺的實例詳情頁面中查看實例節點數量。

語法說明

查詢當前DB的Table Group
您可以使用如下語法查看當前DB有哪些Table Group。
```
select * from hologres.hg_table_group_properties ;
```
查詢已有Table Group的replica count
- 語法示例
```
select property_value from hologres.hg_table_group_properties where tablegroup_name = 'table_group_name' and property_key = 'replica_count';
```
- 參數說明
  參數
  說明
  table_group_name
  請輸入您需要查詢的Table Group名稱。
  replica_count
  此處為固定參數名稱，無需修改。
開啟Replication
通過以下命令調整Table Group的副本數量。
```
-- 調整Table Group的副本數量
call hg_set_table_group_property ('<table_group_name>', 'replica_count', '<replica_count>');
```
replica_count：設置目標Table Group的副本數量，replica_count應小于計算節點數。

關閉Replication

語法示例

-- 修改replica_count，關閉replication
call hg_set_table_group_property ('table_group_name', 'replica_count', '1');

參數說明

參數

說明

hg_set_table_group_property

修改Table Group的replica_count。

table_group_name：請輸入您需要修改的Table Group名稱。
replica_count：設置目標Table Group的副本數量。
設置是否開啟Replication：1為默認值，表示不啟用read replica功能。大于1的數值表示啟用read replica功能。

查看加載情況
當您設置多replica之后，可以通過如下SQL查看每個Worker加載Shard的情況。
```
SELECT * FROM hologres.hg_worker_info;
```
說明
當Worker未完成Shard元數據加載之前，worker_id列可能為空。
示例返回結果如下：
olap_replica_2有2個Shard，shard_id分別是0和1，分別在7tn8k和9c8slWorker上都有一份數據。

設置查詢高可用和高吞吐策略

行為說明

當設置了Shard多副本時，如下圖所示，Shard的副本會被加載到多個Worker上，此時查詢會隨機使用某個Worker上的Shard副本回答查詢。
對于點查（Fixed Plan查詢）場景，為了保證點查場景盡量能夠返回結果，在點查場景下會進行查詢重試，當查詢超過一定時間未返回，會使用另一個Worker上的Shard再重試查詢。

相關參數說明

hg_experimental_query_replica_mode：指定回答查詢的Shard策略。

使用場景

默認值

取值類型

可選值

使用示例

所有查詢

leader_follower

TEXT

leader_follower（默認）：表示會按照比例使用Leader Shard和Follower Shard回答查詢。
leader_only：表示僅使用Leader Shard回答查詢，在該設置下即使replica數 > 1，也無法實現擴充吞吐和高可用的能力。
follower_only：表示僅使用Follower Shard回答查詢，在該設置下需要replica數 > 3，此時一個Follower Shard>=2，才能實現擴充吞吐和高可用的能力。

-- session 級別設置
SET hg_experimental_query_replica_mode = leader_follower;

-- 數據庫級別設置
ALTER DATABASE <database_name> 
SET hg_experimental_query_replica_mode = leader_follower;

hg_experimental_query_replica_leader_weight：指定回答查詢Leader Shard的權重。

使用場景

默認值

取值類型

可選值

使用示例

所有查詢

100

INT

最大值：10000
最小值：1
默認值：100

-- session 級別設置
SET hg_experimental_query_replica_leader_weight = 100;

-- 數據庫級別設置
ALTER DATABASE <database_name> 
SET hg_experimental_query_replica_leader_weight = 100;

當表對應的Table Group的replica_count >1，且查詢是OLAP點查場景，查詢根據hg_experimental_query_replica_mode和hg_experimental_query_replica_leader_weight設置的使用Leader Shard和Follower Shard按照一定比例回答查詢。存在如下場景：

場景1：當表對應的Table Group的replica_count>1，hg_experimental_query_replica_mode=leader_follower，系統會根據Leader Shard回答查詢的權重（hg_experimental_query_replica_leader_weight參數值默認為100），將查詢路由到Leader Shard 和 Follower Shard進行查詢，默認情況下每個Follower Shard回答查詢的權重為100。例如replica_count=4，此時每個Shard有1個Leader Shard和3個Follower Shard，命中每個Leader Shard和Follower Shard的概率都是25%。
場景2：當表對應的Table Group的replica_count>1且hg_experimental_query_replica_mode=leader_only，無論replica_count是多少，系統僅使用Leader Shard回答查詢。
場景3：當表對應的Table Group的replica_count>1且hg_experimental_query_replica_mode='follower_only'，系統僅使用Follower Shard回答查詢，默認情況下每個Follower Shard回答查詢的權重為100。例如replica_count=4，此時每個Shard有1個Leader Shard和3個Follower Shard，此時只會使用3個Follower Shard回答查詢，命中每個Follower Shard的概率是三分之一。

hg_experimental_query_replica_fixed_plan_ha_mode：指定點查（Fixed Plan查詢）場景下高可用的模式策略。

使用場景

默認值

取值類型

可選值

使用示例

點查（Fixed Plan查詢）

any

TEXT

any（默認值）：按照hg_experimental_query_replica_mode設定的Shard范圍和hg_experimental_query_replica_leader_weight設置的權重將查詢隨機分發到Shard副本回答查詢。
leader_first：默認值，僅在hg_experimental_query_replica_mode值設為leader_follower時生效，表示優先發送查詢到Leader Shard，僅在Leader Shard不可用（如超時）時才發送查詢到Follower Shard。
off：表示不執行重試，僅做一次查詢。

-- session 級別設置
SET hg_experimental_query_replica_fixed_plan_ha_mode = any;

-- 數據庫級別設置
ALTER DATABASE <database_name> 
SET hg_experimental_query_replica_fixed_plan_ha_mode = any;

hg_experimental_query_replica_fixed_plan_first_query_timeout_ms：指定點查（Fixed Plan查詢）場景下高可用的模式時，表示首次查詢的超時時間，超時后查詢將被發送至另一個可用的Shard來重試。例如hg_experimental_query_replica_fixed_plan_first_query_timeout_ms=60表示如果查詢60ms并未返回結果，系統會換一個Worker進行重試。

使用場景

默認值

取值類型

可選值

使用示例

所有查詢

INT

最大值：10000
最小值：0
默認值：60

-- session 級別設置
SET hg_experimental_query_replica_fixed_plan_first_query_timeout_ms = 60;

-- 數據庫級別設置
ALTER DATABASE <database_name> 
SET hg_experimental_query_replica_fixed_plan_first_query_timeout_ms = 60;

場景設置建議

場景1：多副本高吞吐場景

場景描述：發現監控出現了類似如下的情況，實例整體資源利用率不高，但是僅有小部分Worker計算資源使用率很高，其他Worker計算資源利用率很低，判斷有可能是查詢不均導致的，即大部分的查詢僅用了其中幾個Shard回答查詢，此時您可以增加Shard的副本數量，使更多的Worker上有Shard的副本，該操作可以有效提高資源利用率和QPS。
具體操作：
1. 增加副本數量：
  例如出現數據庫中有一個名為tg_replica的Table Group，您可以使用如下SQL將其副本數量設置為2。
```
-- 針對將名為tg_replica的table group的副本數量設置為2
call hg_set_table_group_property ('tg_replica', 'replica_count', '2');
```
  由于系統默認配置如下：
  - hg_experimental_query_replica_mode=leader_follower
  - hg_experimental_query_replica_leader_weight=100
  所以增加副本數量后，系統會將查詢隨機分發到Leader Shard和Follower Shard對應的Worker節點上，以解決因為查詢熱點導致的QPS無法增加的問題。
2. 檢查Worker是否加載了Shard：
  使用如下命令檢查Worker是否加載了Shard。
```
SELECT * FROM hologres.hg_worker_info WHERE table_group_name = 'tg_replica';
```
  示例返回結果如下：
  如上圖所示，同一個Shard被多個Worker加載，表示設置成功。

場景2：多副本高可用場景

場景描述：您希望解決因為單Shard Failover時導致查詢不可用情況。
具體操作：
1. 增加副本數量：
  例如出現數據庫中有一個名為tg_replica的Table Group，您可以使用如下SQL將其副本數量設置為2。
```
-- 針對將名為tg_replica的table group的副本數量設置為2
call hg_set_table_group_property ('tg_replica', 'replica_count', '2');
```
  由于系統默認配置如下：
  - hg_experimental_query_replica_mode=leader_follower
  - hg_experimental_query_replica_fixed_plan_ha_mode=any
  - hg_experimental_query_replica_fixed_plan_first_query_timeout_ms=60
  所以增加副本數量后：
  此時對于OLAP場景，系統會將查詢隨機分發到Leader Shard和Follower Shard對應的Worker節點上。查詢的同時，Master會定期檢測每個Shard的是否可用，系統會主動將不可用的Shard剔除查詢備選Shard，當Shard重新可用后，再加入查詢備選Shard。由于發現Shard不可用需要5秒，且摘除Worker對應的FE需要10秒，所以在系統發現問題到摘除節點恢復查詢需要15秒，即有15秒的查詢失敗持續時間，15秒后即可正常查詢。
  對于Fixed Plan場景，由于系統有重試機制，若一個Worker發生Failover，當時的查詢響應時間變長，但是不會失敗。
  對于一些Fixed Plan查詢場景，對于數據寫入即可查的行為敏感，無法容忍Leader Shard和Follower Shard之間延遲的場景，可以將hg_experimental_query_replica_fixed_plan_ha_mode設置為leader_first。表示在Fixed Plan下，查詢始終先用Leader Shard回答查詢，當Leader Shard查詢超時時，再使用Follower Shard回答查詢。
  說明
  此時Fixed Plan場景就不具有解決因為查詢熱點導致的QPS無法增加問題的能力。
2. 檢查Worker是否加載了Shard：
  使用如下命令檢查Worker是否加載了Shard。
```
SELECT * FROM hologres.hg_worker_info WHERE table_group_name = 'tg_replica';
```
  示例返回結果如下：
  如上圖所示，同一個Shard被多個Worker加載，表示設置成功。

常見問題

問題描述：按照場景1的場景設置參數后，查詢并未分發到Follower Shard。Hologres管理控制臺監控信息上仍然是設置多副本之前的Worker負載很高。
原因分析：Hologres V1.3版本之前存在hg_experimental_enable_read_replicaGUC，用于控制Follower Shard是否能參數查詢，且默認關閉。您可以使用如下SQL檢查該參數是否開啟。如果返回值是on表示開啟，返回值是off表示關閉。
```
SHOW hg_experimental_enable_read_replica;
```
解決方法：如果hg_experimental_enable_read_replica是關閉的，您可以使用如下SQL在數據庫級別開啟。
```
ALTER DATABASE <database_name> SET hg_experimental_enable_read_replica = on;
```
其中database_name為數據庫名稱。

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單實例Shard級多副本

功能概述

使用限制

語法說明

設置查詢高可用和高吞吐策略

行為說明

相關參數說明

場景設置建議

場景1：多副本高吞吐場景

場景2：多副本高可用場景

常見問題

參數	說明
table_group_name	請輸入您需要查詢的Table Group名稱。
replica_count	此處為固定參數名稱，無需修改。