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# Mishards - Milvus 集群分片中间件
Milvus 旨在帮助用户实现海量非结构化数据的近似检索和分析。单个 Milvus 实例可处理十亿级数据规模,而对于百亿或者千亿级数据,则需要一个 Milvus 集群实例。该实例对于上层应用可以像单机实例一样使用,同时满足海量数据低延迟、高并发业务需求。
本文主要展示如何使用 Mishards 分片中间件来搭建 Milvus 集群。
## Mishards 是什么
Mishards 是一个用 Python 开发的 Milvus 集群分片中间件,其内部处理请求转发、读写分离、水平扩展、动态扩容,为用户提供内存和算力可以无限扩容的 Milvus 实例。
Mishards 的设计尚未完成,属于试用功能,希望大家多多测试、提供反馈。
## Mishards 如何工作
Mishards 负责将上游请求拆分,并路由到内部各细分子服务,最后将子服务结果汇总,返回给上游。
![mishards](https://raw.githubusercontent.com/milvus-io/docs/master/assets/mishards.png)
## Mishards 相关示例
以下分别向您展示如何使用源代码在单机上启动 Mishards 和 Milvus 服务,以及如何使用 Kubernetes 启动 Milvus 集群和 Mishards。
Milvus 启动的前提条件请参考 [Milvus 安装](https://www.milvus.io/docs/zh-CN/userguide/install_milvus/)
### 源代码启动示例
#### 前提条件
Python 版本为3.6及以上。
#### 源代码启动 Milvus 和 Mishards 实例
请按照以下步骤在单机上启动单个 Milvus 实例和 Mishards 服务:
1. 将 milvus repository 复制到本地。
```shell
git clone <ssh url>
```
2. 安装 Mishards 的依赖库。
```shell
$ cd milvus/shards
$ pip install -r requirements.txt
```
3. 启动 Milvus 服务。
```shell
$ sudo nvidia-docker run --rm -d -p 19530:19530 -v /tmp/milvus/db:/opt/milvus/db milvusdb/milvus:0.5.0-d102119-ede20b
```
4. 更改目录权限。
```shell
$ sudo chown -R $USER:$USER /tmp/milvus
```
5. 配置 Mishards 环境变量
```shell
$ cp mishards/.env.example mishards/.env
```
6. 启动 Mishards 服务
```shell
$ python mishards/main.py
```
### Docker 示例
`all_in_one` 使用 Docker 容器启动2个 Milvus 实例,1个 Mishards 中间件实例,和1个 Jaeger 链路追踪实例。
1. 安装 [Docker Compose](https://docs.docker.com/compose/install/)
2. 制作实例镜像。
```shell
$ make build
```
3. 启动所有服务。
```shell
$ make deploy
```
4. 检查确认服务状态。
```shell
$ make probe_deploy
Pass ==> Pass: Connected
Fail ==> Error: Fail connecting to server on 127.0.0.1:19530. Timeout
```
若要查看服务踪迹,使用浏览器打开 [Jaeger 页面](http://127.0.0.1:16686/)
![jaegerui](https://github.com/milvus-io/docs/blob/master/assets/jaegerui.png)
![jaegertraces](https://github.com/milvus-io/docs/blob/master/assets/jaegertraces.png)
若要清理所有服务,请使用如下命令:
```shell
$ make clean_deploy
```
### Kubernetes 示例
使用 Kubernetes 部署 Milvus 分布式集群要求开发人员对 Kubernetes 的[基本概念](https://kubernetes.io/docs/concepts/)和操作有基本了解。
本示例主要展示如何使用 Kubernetes 搭建 Milvus 集群,包含2个 Milvus 实例(1个可读实例,1个可写实例)、1个 MySQL 实例和1个 Mishards 实例。
本示例不包括如何搭建 Kubernetes 集群,如何安装[共享存储](https://kubernetes.io/docs/concepts/storage/volumes/)和如何安装 [kubectl](https://kubernetes.io/docs/tasks/tools/install-kubectl/) 命令行工具等。
以下是 Kubernetes 示例架构图:
![k8s_arch](https://github.com/milvus-io/docs/blob/master/assets/k8s_arch.png)
#### 前提条件
使用 Kubernetes 启动多个 Milvus 实例之前,请确保您已满足以下条件:
- 已创建 Kubernetes 集群
- 已安装 [nvidia-docker 2.0](https://github.com/nvidia/nvidia-docker/wiki/Installation-(version-2.0))
- 已安装共享存储
- 已安装 kubectl,且能访问集群
#### Kubernetes 启动集群
1. 启动 Milvus 集群。
```shell
$ make cluster
```
2. 确认 Mishards 是否可用。
```shell
$ make probe_cluster
Pass ==> Pass: Connected
```
查看集群状态:
```shell
$ make cluster_status
```
删除 Milvus 集群:
```shell
$ make clean_cluster
```
扩容 Milvus 可读实例到2个:
```shell
$ cd kubernetes_demo
$ ./start.sh scale-ro-server 2
```
扩容 Mishards(代理)实例到2个:
```shell
$ cd kubernetes_demo
$ ./start.sh scale-proxy 2
```
查看计算节点 `milvus-ro-servers-0` 日志:
```shell
$ kubectl logs -f --tail=1000 -n milvus milvus-ro-servers-0
```
## 单元测试
**单元测试**
```shell
$ cd milvus/shards
$ make test
```
**代码覆盖率测试**
```shell
$ cd milvus/shards
$ make coverage
```
**代码格式检查**
```shell
$ cd milvus/shards
$ make style
```
## Mishards 配置
### 全局配置
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ------------- | -------- | ------- | ------- | ------------------------------------------------------------ |
| `Debug` | No | boolean | `True` | 选择是否启用 `Debug` 工作模式。 |
| `TIMEZONE` | No | string | `UTC` | 时区 |
| `MAX_RETRY` | No | integer | `3` | Mishards 连接 Milvus 的最大重试次数。 |
| `SERVER_PORT` | No | integer | `19530` | 定义 Mishards 的服务端口。 |
| `WOSERVER` | **Yes** | string | ` ` | 定义 Milvus 可写实例的地址,目前只支持静态设置。参考格式: `tcp://127.0.0.1:19530`。 |
### 元数据
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ------------------------------ | -------- | ------- | ------- | ------------------------------------------------------------ |
| `SQLALCHEMY_DATABASE_URI` | **Yes** | string | ` ` | 定义元数据存储的数据库地址,格式标准为 RFC-738-style。例如:`mysql+pymysql://root:root@127.0.0.1:3306/milvus?charset=utf8mb4`。 |
| `SQL_ECHO` | No | boolean | `False` | 选择是否打印 SQL 详细语句。 |
| `SQLALCHEMY_DATABASE_TEST_URI` | No | string | ` ` | 定义测试环境下元数据存储的数据库地址。 |
| `SQL_TEST_ECHO` | No | boolean | `False` | 选择测试环境下是否打印 SQL 详细语句。 |
### 服务发现
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ------------------------------------- | -------- | ------- | -------- | ------------------------------------------------------------ |
| `DISCOVERY_PLUGIN_PATH` | No | string | ` ` | 用户自定义服务发现插件的搜索路径,默认使用系统搜索路径。 |
| `DISCOVERY_CLASS_NAME` | No | string | `static` | 在插件搜索路径下,根据类名搜索类,并将其实例化。目前系统提供 `static``kubernetes` 两种类,默认使用 `static`。 |
| `DISCOVERY_STATIC_HOSTS` | No | list | `[]` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``static` 时,定义服务地址列表,地址之间以逗号隔开,例如 `192.168.1.188,192.168.1.190`。 |
| `DISCOVERY_STATIC_PORT` | No | integer | `19530` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``static` 时,定义服务地址监听端口。 |
| `DISCOVERY_KUBERNETES_NAMESPACE` | No | string | ` ` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``kubernetes`时,定义 Milvus 集群的namespace。 |
| `DISCOVERY_KUBERNETES_IN_CLUSTER` | No | boolean | `False` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``kubernetes` 时,选择服务发现是否在集群中运行。 |
| `DISCOVERY_KUBERNETES_POLL_INTERVAL` | No | integer | `5` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``kubernetes` 时,定义服务发现监听周期,单位:second。 |
| `DISCOVERY_KUBERNETES_POD_PATT` | No | string | ` ` | `DISCOVERY_CLASS_NAME``kubernetes` 时,匹配 Milvus Pod 名字的正则表达式。 |
| `DISCOVERY_KUBERNETES_LABEL_SELECTOR` | No | string | ` ` | `SD_PROVIDER``kubernetes`时,匹配 Milvus Pod 的标签。例如:`tier=ro-servers`。 |
### 链路追踪
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ----------------------- | -------- | ------- | ---------- | ------------------------------------------------------------ |
| `TRACER_PLUGIN_PATH` | No | string | ` ` | 用户自定义链路追踪插件的搜索路径,默认使用系统搜索路径。 |
| `TRACER_CLASS_NAME` | No | string | ` ` | 在插件搜索路径下,根据类名搜索类,并将其实例化。目前只支持 `Jaeger`, 默认不使用。 |
| `TRACING_SERVICE_NAME` | No | string | `mishards` | `TRACING_CLASS_NAME`[`Jaeger`](https://www.jaegertracing.io/docs/1.14/)时,链路追踪的 service。 |
| `TRACING_SAMPLER_TYPE` | No | string | `const` | `TRACING_CLASS_NAME``Jaeger` 时,链路追踪的[采样类型](https://www.jaegertracing.io/docs/1.14/sampling/)。 |
| `TRACING_SAMPLER_PARAM` | No | integer | `1` | `TRACING_CLASS_NAME``Jaeger`时,链路追踪的[采样频率](https://www.jaegertracing.io/docs/1.14/sampling/)。 |
| `TRACING_LOG_PAYLOAD` | No | boolean | `False` | `TRACING_CLASS_NAME``Jaeger`时,链路追踪是否采集 Payload。 |
### 日志
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ----------- | -------- | ------ | --------------- | ------------------------------------------------------------ |
| `LOG_LEVEL` | No | string | `DEBUG` | 日志记录级别,目前支持 `DEBUG``INFO``WARNING``ERROR`。 |
| `LOG_PATH` | No | string | `/tmp/mishards` | 日志记录路径。 |
| `LOG_NAME` | No | string | `logfile` | 日志记录名。 |
### 路由
| 参数 | 是否必填 | 类型 | 默认值 | 说明 |
| ------------------------ | -------- | ------ | ------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| `ROUTER_PLUGIN_PATH` | No | string | ` ` | 用户自定义路由插件的搜索路径,默认使用系统搜索路径。 |
| `ROUTER_CLASS_NAME` | No | string | `FileBasedHashRingRouter` | 在插件搜索路径下,根据类名搜索路由的类,并将其实例化。目前系统只提供了 `FileBasedHashRingRouter`。 |
| `ROUTER_CLASS_TEST_NAME` | No | string | `FileBasedHashRingRouter` | 在插件搜索路径下,根据类名搜索路由的类,并将其实例化。目前系统只提供了 `FileBasedHashRingRouter`,仅限测试环境下使用。 |
# Mishards使用文档
---
Milvus 旨在帮助用户实现海量非结构化数据的近似检索和分析。单个 Milvus 实例可处理十亿级数据规模,而对于百亿或者千亿规模数据的需求,则需要一个 Milvus 集群实例,该实例对于上层应用可以像单机实例一样使用,同时满足海量数据低延迟,高并发业务需求。mishards就是一个集群中间件,其内部处理请求转发,读写分离,水平扩展,动态扩容,为用户提供内存和算力可以无限扩容的 Milvus 实例。
## 运行环境
---
### 单机快速启动实例
**`python >= 3.4`环境**
```
1. cd milvus/shards
2. pip install -r requirements.txt
3. nvidia-docker run --rm -d -p 19530:19530 -v /tmp/milvus/db:/opt/milvus/db milvusdb/milvus:0.5.0-d102119-ede20b
4. sudo chown -R $USER:$USER /tmp/milvus
5. cp mishards/.env.example mishards/.env
6. 在python mishards/main.py #.env配置mishards监听19532端口
7. make probe port=19532 #健康检查
```
### 容器启动实例
`all_in_one`会在服务器上开启两个milvus实例,一个mishards实例,一个jaeger链路追踪实例
**启动**
```
cd milvus/shards
1. 安装docker-compose
2. make build
3. make deploy #监听19531端口
4. make clean_deploy #清理服务
5. make probe_deplopy #健康检查
```
**打开Jaeger UI**
```
浏览器打开 "http://127.0.0.1:16686/"
```
### kubernetes中快速启动
**准备**
```
- kubernetes集群
- 安装nvidia-docker
- 共享存储
- 安装kubectl并能访问集群
```
**步骤**
```
cd milvus/shards
1. make deploy_cluster #启动集群
2. make probe_cluster #健康检查
3. make clean_cluster #关闭集群
```
**扩容计算实例**
```
cd milvus/shards/kubernetes_demo/
./start.sh scale-ro-server 2 扩容计算实例到2
```
**扩容代理器实例**
```
cd milvus/shards/kubernetes_demo/
./start.sh scale-proxy 2 扩容代理服务器实例到2
```
**查看日志**
```
kubectl logs -f --tail=1000 -n milvus milvus-ro-servers-0 查看计算节点milvus-ro-servers-0日志
```
## 测试
**启动单元测试**
```
1. cd milvus/shards
2. make test
```
**单元测试覆盖率**
```
1. cd milvus/shards
2. make coverage
```
**代码风格检查**
```
1. cd milvus/shards
2. make style
```
## mishards配置详解
### 全局
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| Debug | No | bool | True | 是否Debug工作模式 |
| TIMEZONE | No | string | "UTC" | 时区 |
| MAX_RETRY | No | int | 3 | 最大连接重试次数 |
| SERVER_PORT | No | int | 19530 | 配置服务端口 |
| WOSERVER | **Yes** | str | - | 配置后台可写Milvus实例地址。目前只支持静态设置,例"tcp://127.0.0.1:19530" |
### 元数据
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| SQLALCHEMY_DATABASE_URI | **Yes** | string | - | 配置元数据存储数据库地址 |
| SQL_ECHO | No | bool | False | 是否打印Sql详细语句 |
| SQLALCHEMY_DATABASE_TEST_URI | No | string | - | 配置测试环境下元数据存储数据库地址 |
| SQL_TEST_ECHO | No | bool | False | 配置测试环境下是否打印Sql详细语句 |
### 服务发现
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| DISCOVERY_PLUGIN_PATH | No | string | - | 用户自定义服务发现插件搜索路径,默认使用系统搜索路径|
| DISCOVERY_CLASS_NAME | No | string | static | 在服务发现插件搜索路径下搜索类并实例化。目前系统提供 **static****kubernetes** 两种类,默认使用 **static** |
| DISCOVERY_STATIC_HOSTS | No | list | [] | **DISCOVERY_CLASS_NAME****static** 时,配置服务地址列表,例"192.168.1.188,192.168.1.190"|
| DISCOVERY_STATIC_PORT | No | int | 19530 | **DISCOVERY_CLASS_NAME****static** 时,配置 Hosts 监听端口 |
| DISCOVERY_KUBERNETES_NAMESPACE | No | string | - | **DISCOVERY_CLASS_NAME****kubernetes** 时,配置集群 namespace |
| DISCOVERY_KUBERNETES_IN_CLUSTER | No | bool | False | **DISCOVERY_CLASS_NAME****kubernetes** 时,标明服务发现是否在集群中运行 |
| DISCOVERY_KUBERNETES_POLL_INTERVAL | No | int | 5 | **DISCOVERY_CLASS_NAME****kubernetes** 时,标明服务发现监听服务列表频率,单位 Second |
| DISCOVERY_KUBERNETES_POD_PATT | No | string | - | **DISCOVERY_CLASS_NAME****kubernetes** 时,匹配可读 Milvus 实例的正则表达式 |
| DISCOVERY_KUBERNETES_LABEL_SELECTOR | No | string | - | **SD_PROVIDER****Kubernetes**时,匹配可读Milvus实例的标签选择 |
### 链路追踪
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| TRACER_PLUGIN_PATH | No | string | - | 用户自定义链路追踪插件搜索路径,默认使用系统搜索路径|
| TRACER_CLASS_NAME | No | string | "" | 链路追踪方案选择,目前只实现 **Jaeger**, 默认不使用|
| TRACING_SERVICE_NAME | No | string | "mishards" | **TRACING_TYPE****Jaeger** 时,链路追踪服务名 |
| TRACING_SAMPLER_TYPE | No | string | "const" | **TRACING_TYPE****Jaeger** 时,链路追踪采样类型 |
| TRACING_SAMPLER_PARAM | No | int | 1 | **TRACING_TYPE****Jaeger** 时,链路追踪采样频率 |
| TRACING_LOG_PAYLOAD | No | bool | False | **TRACING_TYPE****Jaeger** 时,链路追踪是否采集 Payload |
### 日志
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| LOG_LEVEL | No | string | "DEBUG" if Debug is ON else "INFO" | 日志记录级别 |
| LOG_PATH | No | string | "/tmp/mishards" | 日志记录路径 |
| LOG_NAME | No | string | "logfile" | 日志记录名 |
### 路由
| Name | Required | Type | Default Value | Explanation |
| --------------------------- | -------- | -------- | ------------- | ------------- |
| ROUTER_PLUGIN_PATH | No | string | - | 用户自定义路由插件搜索路径,默认使用系统搜索路径|
| ROUTER_CLASS_NAME | No | string | FileBasedHashRingRouter | 处理请求路由类名, 可注册自定义类。目前系统只提供了类 **FileBasedHashRingRouter** |
| ROUTER_CLASS_TEST_NAME | No | string | FileBasedHashRingRouter | 测试环境下处理请求路由类名, 可注册自定义类 |
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