Cassandra之Token
2010年06月12日 5 Comments
有一个多月没有更新过blog了，有点惭愧。不管何种理由，不管工作生活有何种变动，有一些我们内心真正追求的东西，不能放弃。昨天晚上，世界杯大幕拉开，在等待揭幕战的过程中，看了一段Cassandra关于dht部分的源代码。要在生产系统中运维，则数据如何分布不得不做周详细致的考虑。
将Cassandra用于实际的生成环境，一个必须要考虑的关键问题是Token的选择。Token决定了每个节点存储的数据的分布范围，每个节点保存的数据的key在(前一个节点Token，本节点Token]的半开半闭区间内，所有的节点形成一个首尾相接的环，所以第一个节点保存的是大于最大Token小于等于最小Token之间的数据。
根据采用的分区策略的不同，Token的类型和设置原则也有所不同。 Cassandra (0.6版本)本身支持三种分区策略：
RandomPartitioner：随机分区是一种hash分区策略，使用的Token是大整数型(BigInteger)，范围为0~2^127，因此极端情况下，一个采用随机分区策略的Cassandra集群的节点可以达到2^127+1个节点。嗯，为什么是2^127？因为Cassandra采用了MD5作为hash函数，其结果是128位的整数值(其中一位是符号位，Token取绝对值为结果)。采用随机分区策略的集群无法支持针对Key的范围查询。假如集群有N个节点，每个节点的hash空间采取平均分布的话，那么第i个节点的Token可以设置为：
i * ( 2 ^ 127 / N )
下面的测试程序是从org.apache.cassandra.utils.FBUtilities类抽取出来的计算MD5值的函数，输入任何字符都可以得到其对应的MD5的整数值，利用该值和节点的Token对比即可知道该Key对应的数据归属于哪个节点：
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.MessageDigest;
class get_md5{
static final Scanner cin=new Scanner(System.in);
public static byte[] hash(String type, byte[]... data){
byte[] result = null;
try{
MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance(type);
for(byte[] block : data)
messageDigest.update(block);
result = messageDigest.digest();
}
catch (Exception e){
throw new RuntimeException(e);
}
return result;
}
public static BigInteger hash(String data){
byte[] result = hash("MD5", data.getBytes());
BigInteger hash = new BigInteger(result);
return hash.abs();
}
public static void main(String[] args){
while(cin.hasNext()){
String str1=cin.next();
BigInteger a= hash(str1);
System.out.println(a);
}
}
}
D:>java get_md5 ningoo 100335222541762605209205022078301814192 江枫 48295316926871024838894171432474082043
OrderPreservingPartitioner：如果要支持针对Key的范围查询，那么可以选择这种有序分区策略。该策略采用的是字符串类型的Token。每个节点的具体选择需要根据Key的情况来确定。如果没有指定InitialToken，则系统会使用一个长度为16的随机字符串作为Token，字符串包含大小写字符和数字。
CollatingOrderPreservingPartitioner：和OrderPreservingPartitioner一样是有序分区策略。只是排序的方式不一样，采用的是字节型Token，支持设置不同语言环境的排序方式，代码中默认是en_US。
分区策略和每个节点的Token(Initial Token)都可以在storage-conf.xml配置文件中设置：
<Partitioner>org.apache.cassandra.dht.RandomPartitioner</Partitioner>
<InitialToken>10633823966279300000000000000000000000</InitialToken>
节点初始化完成以后，Token值做为元数据会保留在system keyspace中，每次启动会以该值为准，即使再改动配置文件中的InitialToken也不会产生任何影响。
Saved Token found: 10633823966279300000000000000000000000
通过nodetool的ring命令，可以查看集群各个节点的Token，这些Token值最好备份下来，当出现节点彻底顺坏时，可以重新设置同样的Token，确保数据分布可以不受节点损坏的影响。
nodetool -h test ring
Address Status Load Range Ring
85070591730234600000000000000000000000
192.168.0.1 Up 0 bytes 10633823966279300000000000000000000000 |<--|
192.168.0.2 Up 0 bytes 85070591730234600000000000000000000000 |-->|
PS: 在我的0.6.2的一个测试集群中，使用nodetool时不小心连到了9160端口，结果每次都会把节点搞挂，百试百灵。而且直接telnet到9160端口，随便发送个字符，也会把节点搞崩溃。不知道是我的测试环境的原因，还是Thrift有bug，这样节点的健壮性就有问题了，这个端口只能接受协议格式内的信息。对Java和Thrift都不太了解，把这个问题抛出来，希望有大牛能帮忙找到原因。
Update：之前贴的nodetool错连9160端口的报错可能有点误导大家，因为jmx用的默认的8080端口，连9160端口jmx报错是正常的，问题是节点不应该崩溃的。看了/var/log/cassandra/system.log中记录的节点错误信息，报的是OOM，Cassandra的java进程都消失了。调整了一下jvm参数，将heap的最小内存从默认的256MB设置到1G(-Xms1G)，还是有同样的问题。另外，我的java环境是jre1.6.0_18。
ERROR [pool-1-thread-1] 2010-06-12 16:49:40,459 CassandraDaemon.java (line 78)
Fatal exception in thread Thread[pool-1-thread-1,5,main]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol.readStringBody(TBinaryProtocol.java:296)
at org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol.readMessageBegin(TBinaryProtocol.java:203)
at org.apache.cassandra.thrift.Cassandra$Processor.process(Cassandra.java:1113)
at org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer$WorkerProcess.run(TThreadPoolServer.java:253)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Unknown Source)
Google了一把这个错误，也有人碰到过，并且发现Thrift确实有类似的bug：
https://issues.apache.org/jira/browse/THRIFT-601
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