Změna schéma WebMedea databáze

WebMedea již eviduje přes miliardu odkazů mezi weby. Tato data v naší Cassandra databázi zabírají již přes 110 GB. Společně s rostoucím množstvím dat jsme narazili na neustále se zvyšující vytížení RAM, CPU a diskové IO našich serverů právě od Cassandry. Její požadavky se zdá, že nejde ukojit. To nás přivedlo k zamyšlení se nad naším současným datovým modelem. Zhodnotili jsme, že nám nezbývá nic jiného než upravit způsob, jakým WebMedea ukládá odkazy mezi weby.

Cassandra, stejně jako relační databáze, umožňuje ukládat jako primární klíč tabulky skupinu více sloupců. Takový primární klíč se u Cassandry nazývá kompozitní (Composite key) a rozlišuje se na dvě důležité části - oddílový (Partition key) a třídící klíč (Clustering key). Oddílový klíč říká Cassandře do jakých celků (oddílů) ukládat bloky dat - tyto oddíly jsou vytvářeny na základě hodnoty sloupců, které jsou součástí klíče a cílem je vyhnout se příliš malým (stovky záznamů) nebo naopak příliš velkým oddílům (stovky MB dat). Třídící klíč, jak můj pokus o překlad napovídá, pak slouží ke třídění dat v rámci jednoho oddílu.

Při ukládání odkazů ve WebMedea jsme preventivně rozdělili cílové domény odkazů na jednotlivé úrovně oddělené tečkou a v oddílovém klíči je vedeme jako samostatné sloupce. Ukazuje se nám ale, že to nestačí. Největší české weby jako Heuréka.cz a Nova.cz jsou schopny vytvářet v naší databázi oddíly do velikosti až několika GB. Jejich "mikrostránky" jako produktroku.cz pak nejsou daleko pozadu.

Abychom předešli tomuto problému upravujeme náš oddílový klíč aby obsahoval také údaje o datumu nalezení odkazu. Tato změna má navíc benefit v tom, že urychlí zobrazování nejnovějších odkazů na výstupu z WebMedea. Jak ale provést takový zásah do 110 GB dat, která jsou neustále upravována, rozšiřována a čtena našimi klienty?

Pro tento úkol jsme přidali do WebMedea dva nové servery, které sídlí v datacentru Wedosu v Hluboké nad Vltavou. Tyto servery na svých instancích Cassandry replikují pouze nově vytvořené databázové schéma a s ním i novou strukturu uložení odkazů. Původní formát odkazů je postupně překládán na nový persistentní službou. Tím se zvedá zátěž na naše servery v ostrém provozu jen minimálně, protože nemusí zapisovat novou strukturu dat. Paralelně k tomu upravujeme naši těžbu odkazů tak, aby ukládala do obou formátů naráz. Posledním krokem pak bude přepnutí schématu v klientských aplikacích a změna replikačního faktoru nového schématu, aby se nový formát dat rozšířil do celé sítě WebMedea.