GaussDB-计划内应用无损透明

GNS（GaussDB Notification Service）组件介绍

为实现GaussDB计划内维护对应用程序的透明性，新增GNS服务。当应用程序调用JDBC接口首次向数据库实例中的任意节点建立连接时，JDBC驱动会与GNS服务建立数据库实例状态订阅链路。当GNS检测到数据库实例状态发生变化，通过订阅链路将状态变化事件发送给JDBC驱动，事件处理线程收到任务后，对受到影响的连接进行管理和迁移。

当数据库运维平台下发计划内维护操作（DN主备倒换、重启数据库实例、重启节点、重启DN）时，若开启计划内ALT选项，OM相关接口将调用gns_ctl命令完成该次操作（而不是cm_ctl）；gns_server将通知JDBC客户端数据库实例即将进行变更，JDBC客户端将继续向服务端发送正在运行的事务、而暂存新事务，不再向数据库发送，待正在运行的事务完成后挂起和DN的连接。事务运行结束后，JDBC向GNS发送确认消息，并在维护完成后，JDBC开始恢复与DN的连接。

GNS组件仅用于计划内ALT特性，GNS组件的关键组成如下：

gns_server进程：
gns_server进程调用CM组件命令，实时获取DN状态变更，并通知所有的已连接JDBC客户端。gns_server资源由CM组件进行管理。cm_agent每间隔1s尝试启动一次gns_server，若五次启动失败后，需要手动启动资源，命令为：cm_ctl start 。间隔和启动次数可用cm_ctl res --edit命令修改，例如：
```
cm_ctl res --edit --res_name=GNS --res_attr=check_interval=1,time_out=10,restart_delay=1,restart_period=1,restart_times=5
```
详情请参见《工具参考》中“统一数据库管理工具 > cm_ctl工具介绍”章节。
gns_ctl工具：
供OM模块调用，实际执行ALT模式下的计划内维护（当前仅支持DN主备倒换、重启数据库实例、重启节点、重启DN）。

前置配置

GNS组件的配置文件信息如下：

表1 GNS配置文件
配置项	取值范围	描述
gns_listen_address	合法IPv4地址，默认值为127.0.0.1。	当前节点GNS进程的数据面IP地址。
gns_bind_addresses	合法IPv4地址列表，以分号分割，默认值为127.0.0.1。	gns侦听的ip，和DN配置文件中的listen_addresses一致。
gns_port	可用合法端口值，默认值为CMS的端口号+100，若超出65535，则默认为CMS的端口号-100。GNS的数据目录与CM的数据目录同级。	当前节点GNS进程的数据面端口。
g_log_min_level	DEBUG5，DEBUG1，WARNING，ERROR，LOG，FATAL，默认值为WARNING。	日志级别。
log_file_size	1MB~10MB，默认值为2MB。	单个日志文件大小，单位为MB。
all_gns_addresses	合法IPv4地址列表，以分号分割，默认值为127.0.0.1;127.0.0.1;127.0.0.1。	所有GNS进程的管理面IP地址，用于gns_ctl连接。
all_gns_ports	可用合法端口值列表，以分号分割，默认值为25100;25100;25100。	所有GNS进程的管理面端口，用于gns_ctl连接。
connection_timeout	0-5，默认值为5。	连接请求最长时间，单位为秒。
alt_max_time	1~10，默认值为10。	JDBC事务排干的最大时间，单位为秒。
jdbc_max_waiting_time	1~120，默认值为120。	计划内命令执行场景下，JDBC的最大等待时间，单位为秒。
max_io_threads	2或4，默认值为2。	消息收发线程数。
max_work_threads	2或4，默认值为2。	消息处理线程数。
dn_check_interval	100-3000，默认值为100。	查询DN状态时间间隔，单位ms。
ssl	on/off，默认值为on。	是否开启SSL。
ssl_ca_file	linux合法文件路径，默认值为cacert.pem。	CA服务器的根证书。此参数可选择配置，需要验证客户端证书的合法性时才需要配置。请以实际的CA服务器根证书名称为准。
ssl_cert_file	linux合法文件路径，默认值为server.crt。	指定服务器证书文件（采用国密认证则为签名证书），包含服务器端的公钥。服务器证书用以表明服务器身份的合法性，公钥将发送给对端用来对数据进行加密。请以实际的证书名为准，其相对路径是相对于数据目录的。
ssl_key_file	linux合法文件路径默认值为server.key。	指定服务器私钥文件（采用国密认证则为签名证书私钥），用以对公钥加密的数据进行解密。请以实际的服务器私钥名称为准，其相对路径是相对于数据目录的。
ssl_crl_file	linux合法文件路径，默认值为空，表示没有吊销列表。	证书吊销列表，如果客户端证书在该列表中，则当前客户端证书被视为无效证书。请以实际的证书吊销列表名称为准。
ssl_ciphers	默认值：ALL，表示允许对端使用产品支持的所有加密算法，但不包含ADH、LOW、EXP、MD5算法。	SSL通讯使用的加密算法。
ssl_cert_notify_time	SSL服务器证书到期前提醒的天数。	请按照需求配置证书过期前提醒天数。默认值：90
gns_data_path	linux合法文件路径，默认值为CmDataDir/../gns_server。	GNS的数据路径，为CM数据路径同级。
gns_hba_path	linux合法文件路径，默认值为gns_data_path。	GNS的白名单文件路径。
log_dir	linux合法文件路径，默认值为$GAUSSLOG/gns。	GNS的日志文件路径。

可通过gs_guc命令修改上述参数的值，其中gns_listen_address、gns_bind_addresses、gns_port、all_gns_adresses、all_gns_ports、gns_data_path、gns_hba_path、log_dir参数值修改需要重启gns_server后才能生效。详见《工具参考》中“服务端工具 > gs_guc”章节中参数-Z。
由于gns_server为轻量级进程、与客户端交互消息量不大，在连接1024个客户端情况下，1s内处理消息数量在1w以内、为毫秒级处理，故无需配置过多I/O和worker线程。因此为尽量降低影响，CPU核数不大于8时，max_io_threads和max_work_threads的值建议设置为2；若CPU核数大于8时，max_io_threads和max_work_threads的值建议设置为4。但在建连阶段，由于需要到DN鉴权，最多支持100个客户端同时向同一个gns_server发起连接请求，否则可能出现连接超时现象，需要重新尝试连接。

基本使用

使用前请确认数据库实例为可用状态。

本文档使用Benchmark工具模拟业务场景，也可以通过Java程序客户端连接数据库，具体配置方法参见《开发者指南》中“应用程序开发教程 > 基于JDBC开发 > 示例：不同场景下连接数据库配置”章节中“应用无损透明场景”。

前置条件
 数据库实例正常运行、前置安装无问题，benchmark工具或Java进程连接url配置正确。

cm_ctl query -Cv显示GNS状态为Online

[omm@ac001 dn_01_master]$ cm_ctl query -Cv
[  CMServer State   ]

node     instance state
-------------------------
1  ac001 1        Standby
2  ac002 2        Primary
3  ac003 3        Standby

[    ETCD State     ]

node     instance state
-------------------------------
1  ac001 7001     StateFollower
2  ac002 7002     StateLeader
3  ac003 7003     StateFollower


[ Defined Resource State ]

node     res_name instance  state
-----------------------------------
1  ac001 GNS      20001     OnLine
2  ac002 GNS      20002     OnLine
3  ac003 GNS      20003     OnLine

...

使用benchmark工具运行TPCC，连接数据库。
使用gns_ctl命令进行主备切换，TPCC停止运行，但无报错（gns_ctl工具使用参考《工具参考》中“系统内部调用的工具 > gns_ctl”章节）。

主备切换后TPCC正常恢复运行。
使用gns_ctl命令进行数据库实例重启，TPCC停止运行，但无报错。

数据库实例重启后TPCC正常恢复运行。
使用gns_ctl命令进行重启DN，TPCC停止运行，但无报错。

重启DN后TPCC正常恢复运行。
使用gns_ctl命令进行重启节点，TPCC停止运行，但无报错。

重启节点后TPCC正常恢复运行。