核心参考文献： Dong, S., P, S. S., Pan, S., Ananthabhotla, A., Ekambaram, D., Sharma, A., Dayal, S., Parikh, N. V., Jin, Y., Kim, A., Patil, S., Zhuang, J., Dunster, S., Mahajan, A., Chelluri, A., Datye, C., Santana, L. V., Garg, N., & Gawde, O. (2023). Disaggregating RocksDB: A Production Experience. Proceedings of the ACM on Management of Data, 1(2), 1–24. https://doi.org/10.1145/3589772
动机
为什么RocksDB要做存算分离？
单机的磁盘（存储能力）和CPU（计算能力）的配比常常不均衡，有时计算能力会有富裕，有时存储能力会有富裕。而且每个服务都需要预留一些存储空间。积少成多就会导致存储空间或计算能力的浪费。如果能把磁盘放在一个池子里，就能减少要预留的空间（100个服务，各预留1TB，vs 100个服务，总共预留10TB），避免空间浪费
为什么基于RocksDB改造而不是从头开发？
- 即使是在存算分离的场景，大部分用例也是受限于存储空间，而非IO吞吐量，RocksDB在存储时需要多占用的空间较少
- 方便用户迁移，几乎没有学习成本
- 维护一个引擎比维护两个引擎的工作量更小
- LSM tree很适合拉远存储（disaggregated storage）。
什么时候不要用存算分离？
- 对时延和吞吐量有极高要求的场景（笔者注：通过合理的设计，充分利用本地缓存，事实上存算分离的架构可以满足极致时延和极高吞吐量场景的需求）
- 要求简单可靠的场景。例如OBS的元信息管理就很难再使用一套存算分离的元信息存储系统。
挑战和对策
挑战1：如何在存算分离的条件下提供令人满意的性能？
对策1.1 优化IO时延
- 如果第一个IO请求在一定时间内没有返回，就立即发出第二个（相同的）IO请求
- hedged quorum full block wirtes
对策1.2 缓存元信息
- 缓存目录结构到本地。列出目录结构是高频操作，并且目录结构只能由一个进程修改，因此可以对目录结构进行缓存。
对策1.3 在本地磁盘缓存脏的block（secondary cache），效果如图
对策1.4 RocksDB IO调优
- 增大compaction read size 到4MB或8MB，增大compaction write buffer到64MB或更大
- 从拉远存储中预读取更多的数据（可以基于历史情况预测要预读的数据大小）
对策1.5 同时发出多个IO请求以降低MultiGet时延
挑战2：如何以较低的开销支持多副本？
- SST数据文件需要同时具备高可靠（高持久性）和低开销，使用Facebook Tectonic文件系统提供的 [12,8] encoding ，即可仅使用1.5倍的空间和写入贷款，同时能够达到SLA要求
- WAL和其他日志文件需要支持低时延的写入。使用5路副本。
挑战3：存在多副本时，如何确保只有一个进程能修改（写）同一份数据？
对zookeeper或etcd，paxos或raft有一定了解的读者能发现，这一问题是经典的分布式共识问题。要达成共识的对象是当前哪个进程能够修改数据。
RocksDB使用了IO Fencing技术来实现。该技术类似于一种基于单调递增时间戳的分布式锁。
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