如何检测和解决大 key 与热 key 问题

GaussDB(for Cassandra)是一款基于华为自研的计算存储分离架构、兼容Cassandra生 态的云原生分布式NoSQL数据库。针对以上问题，GaussDB(for Cassandra) 提供了大 key和热key的实时检测，以帮助业务进行合理的Schema设计，规避业务稳定性风险。

b. 单个分区的大小不超过100MB。

GaussDB(for Cassandra)支持了大key的检测与告警。在CES界面，可以配置实例 的大key告警，具体方法请参见设置告警规则。

当发生大key事件时，系统会第一时间发送预警通知，您可以前往CES界面查看监 控事件数据，及时处理，避免业务波动。

图6-1 大 key 告警

告警字段说明如下：

[ {

"partition_size": "1008293497", //超大分区键的总大小 "timestamp": "2021-09-08 07:08:18,240", //大key产生时间 "partition_num": "676826", //超大分区键的总行数 "keyspace_name": "ssss", //keyspace名称

"table_name": "zzzz", //表名称

"table_id": "024a1070-0064-11eb-bdf3-d3fe5956183b", //表id "partition_key": "{vin=TESTW3YWZD2021003}" //分区键 }]

● 常见案例及解决方案：

案例1：某集群的数据量过大，导致集群存在大分区键(排查数量大概为2000+)，

最大的分区键达到38GB。当业务频繁访问这部分大的分区键时，会导致节点持续 高负载，影响业务请求成功率。

该案例中表结构设计如下：

表设计分析：

上述movie表保存了短视频的相关信息，分区键为movieid，并且保存了用户信息 (uid)。如果movieid是一个热门短视频，有几千万甚至上亿用户点赞此短视频，

则该热门短视频所在的分区非常大(当前发现有38GB)。

解决方法：

针对上述案例中问题，可以通过如下方法解决。

a. 优化表结构。

创建新表保存热门短视频信息，只保留短视频公共信息，不包含用户信息，

确保该表不会产生大的分区键。热门短视频信息写入该表中。

b. 增加缓存

业务应用先从缓存中读取热门文件信息，没有查询到，则从数据库中查询，

减少数据库查询次数。

整体优化逻辑如下：

i. 先查缓存，当缓存存在，直接返回结果。

ii. 当缓存不存在，查询热门视频缓存（缓存不存在，则查询hot表），当视 频为为热门视频时，查询hotmovieaccess表。

iii. 当hotmovieaccess表存在结果时，直接返回。当hotmovieaccess表不存 在记录时，查询movie表。

iv. 并缓存查询结果。

案例2：movie_meta以月度建表，每个表只存当月的数据，初始的这种设计是可 以减轻或规避分区键过大问题的。由于业务频繁写入，热门视频存储的记录非常 多，还是形成了大的数据分区。

解决方法：

新分区键增加一个随机数（0~999）：将原来一个分区存储的信息随机离散存储 到1000个分区中。采用新的分区键之后，没有形成新超过100MB的分区键，旧的 超过100MB的分区键数据，随着时间过期即可。

热 key 问题

● 热key的危害：

在日常生活中，经常会发生各种热门事件，应用中对该热点新闻进行上万次的点 击浏览和评论时，会形成一个较大的请求量。这种情况下会造成短时间内对同一 个key频繁操作，会导致key所在节点的CPU和负载突然升高，从而影响落在该节 点的其他请求，导致业务成功率下降。诸如此类的还有热门商品促销，网红直播 等场景，这些典型的读多写少的场景也会产生热点问题。

热key问题会产生如下危害：

a. 流量集中，达到物理网卡上限。

b. 请求过多，缓存分片服务被打垮。

c. 数据库击穿，引起业务雪崩。

● 处理思路：

针对热key问题，一般采取如下处理思路。

a. 设计上需要考虑热key的问题，避免在数据库上产生热key。

b. 业务侧通过增加缓存来减少热key出现的情况。考虑多级缓存解决热key问题

（如Redis + 本地二级缓存）

c. 屏蔽热点key。 比如：在业务侧进行定制，支持热key黑白名单能力，可以将 热key临时屏蔽。

● 检测方法：

我们定义访问频率大于100000 次/min的key为热key。

热key事件分为两种类型。一种是Writes事件，代表写热点，一种是Reads事件，

表示读热点。

GaussDB(for Cassandra)提供了热key的监测与告警。在CES界面，可以配置实例 的热key告警，具体方法请参见设置告警规则。

当发生热key事件时，系统会第一时间发送预警通知，您可以前往CES界面查看监 控事件数据，及时处理，避免业务波动。

图6-2 热 key 告警

热key告警字段说明：

{ "sampler_type": "WRITES", //采样类型。取值有WRITES,READS;WRITES代表写，READS代表读。

"partition_num": "2969", //分区键的热点次数 "keyspace_name": "performance", //keyspace名称

"table_id": "a10f3bb0-3626-11ec-bbdf-63e05bbb4391", //表id "table_name": "stresstable", //表名

"partition_key": "85897376" //产生热点分区键的值 }

总结

在线业务在使用Cassandra时，必须执行相关的开发规则和使用规范，在开发设计阶段 就降低使用风险，合理的设计一般会降低大部份风险发生的概率。

● 任何表的设计都要考虑是否会造成热key或者大key的产生，是否会造成负载倾斜 的问题。

● 建立数据过期机制，表中的数据不能无限制的增长而不删除或者过期。

● 针对读多写少的场景，要增加缓存机制，来应对读热点问题，并提升查询性能。

● 对于每个PK以及每行Row的大小，要控制大小，否则将影响性能和稳定性。超出 后要及时优化。