GaussDB(DWS)智能运维框架-调度框架实现原理介绍

随着GaussDB(DWS)的快速发展，GaussDB(DWS)目前集成了众多运维操作，其中大部分运维操作均需占用用户资源，如IO、Mem、CPU、网络、磁盘空间等，且无法依据用户业务负载，自动调整运维负载，因此，如何协调不同运维操作与用户业务之间的资源分配，成为了关键问题。

为解决这个问题，GaussDB(DWS)内设计并实现了运维任务调度器，下图描述了运维任务调度器的基本工作原理。

调度器分为客户端和服务端，通过grpc实现通信，调度器客户端的功能在此不做详细说明，可参考另一篇博文https://bbs.huaweicloud.com/blogs/257575。

调度器服务端是整个调度器的核心，主要包括几个核心模块，调度模块、业务模块、动态调度模块、静态调度模块、数据持久化模块和负载信息采集模块，其中业务模块包括业务分析模块和业务执行模块。

调度模块：调度模块主要负责客户端交互、维护调度器、拉起运维任务执行模块。

• 客户端交互：调度器服务端通过grpc与客户端进行通信，调度器启动时将占用默认端口49851，若该端口已被占用，则随机选取空闲端口，并将该端口写入配置文件。客户端启动时，将读取该配置文件，与服务端通信。
• 维护调度器：调度模块内包含一个常驻维护线程，该维护线程负责维护调度器正常执行，该维护线程通过轮询方式执行多个维护项，目前版本维护项包括：
  1. 执行模块维护：轮询所有的执行模块，查看执行模块是否已经完成，若完成，则释放该执行模块。
  2. 运维任务清理：清理调度器历史数据。
  3. 查询调度任务：从数据库中查询当前时间节点是否有需要做的运维任务，并调用动态调度模块，依据集群资源负载情况，判断该运维任务是否可以执行。

动态调度模块：依据集群实时状态，提供调度决策，决定是否执行该运维任务。

• 通常情况下，用户在注册运维任务时，会配置该运维任务执行的时间窗。调度器会从时间窗开始的时间点，调用动态调度模块，判断该运维任务是否可以执行，若不可以执行，则进行下一次轮询判断，若可以执行，则拉起运维任务对应的执行模块。

执行模块：负责运维任务的执行。

• 调度器可同时执行多个运维任务，每个运维任务对应一个单独的执行模块，执行模块之间未实现资源隔离，执行模块之间会争抢集群资源。当执行模块被拉起以后，执行模块从数据库中读取对应的作业，并执行该作业。在执行模块执行完以后，执行模块退出，并等待调度模块执行清理操作。

分析模块：负责运维任务的分析。

• 在用户注册运维任务以后，分析模块将该运维任务拆分为多个作业，并分析每个作业的IO、CPU、MEM负载、执行时长预估等信息，作业信息为静态调度和动态调度提供了调度依据。

静态调度模块：依据集群历史信息，提供静态调度策略。

• 相比于动态调度策略，静态调度策略仅依据集群历史负载信息，对运维任务进行粗略的调度，该运维任务真正被调起的时间实际取决于动态调度。静态调度的意义是，粗略估计运维任务的执行时间，判断用户提供时间窗是否合理。

数据持久化模块：调度器通过调用libpq.so.5.5动态库与gauss内核进行通信。相比于gsql，libpq的通信方式更轻量。

采集模块：负责采集集群信息。

• 采集模块目前仅包括两个采集项，集群IO负载和集群网络负载，其中IO负载通过读取gs_wlm_instance_history实现，网络负载通过读取视图pgxc_comm_status实现。