YugabyteDB中的Follower Reads技术解析：降低全局应用读取延迟

YugabyteDB中的Follower Reads技术解析：降低全局应用读取延迟

yugabyte-db yugabyte/yugabyte-db: 是 YugaByte DB 的官方仓库，一个高性能、高可扩展、分布式的 SQL 数据库，支持 PostgreSQL 兼容性。适合对分布式数据库、SQL 数据库和云原生应用的开发者。 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/yu/yugabyte-db

什么是Follower Reads

在分布式数据库系统中，Follower Reads是一种优化读取性能的技术模式，它允许应用程序从最近的副本（follower）而非必须从主节点（leader）读取数据。这种技术特别适合全球分布式部署的YugabyteDB数据库场景。

为什么需要Follower Reads

当应用在全球多个区域运行时，传统的主从架构存在一个显著问题：即使本地存在副本节点，应用也必须跨区域访问主节点来获取最新数据，这会带来显著的读取延迟。

考虑以下典型场景：

• 数据不频繁变更（如电影数据库）
• 应用不需要绝对最新的数据（如昨天的报表）

在这些情况下，如果应用可以容忍一定程度的数据延迟（非强一致性读取），Follower Reads就能显著提升读取性能。

技术实现原理

基本配置

在YugabyteDB中启用Follower Reads非常简单，只需执行以下SQL语句：

-- 设置会话为只读事务
SET session characteristics as transaction read only;

-- 启用从副本读取功能
SET yb_read_from_followers = true;

数据新鲜度控制

由于副本节点可能不是最新的，Follower Reads可能会返回略有延迟的数据（默认30秒）。这个值可以通过参数调整：

-- 设置可接受的数据延迟为10秒
SET yb_follower_read_staleness_ms = 10000;

重要建议：虽然可以设置更短的新鲜度阈值，但不建议将其设置为小于raft_heartbeat_interval_ms（默认500ms）的2倍，否则可能导致大量读取被重定向回主节点。

性能优势分析

假设我们有一个跨越三个区域（us-east、us-central、us-west）的YugabyteDB集群，主节点优先设置在us-east：

1. 传统读取模式：

   • us-west应用读取延迟：60ms（必须访问us-east的主节点）
   • us-central应用读取延迟：60ms

2. Follower Reads模式：

   • us-west应用读取延迟：2ms（访问本地副本）
   • us-central应用读取延迟：2ms

性能提升非常显著，延迟降低了96%以上。

容错机制

当某个区域的副本节点发生故障时，系统会自动将读取请求重定向到次近的可用副本：

• 如果us-west副本故障，us-west应用的读取会被重定向到us-central副本
• 此时读取延迟约为40ms，仍比直接访问主节点的60ms要低

注意事项

1. 写入操作：Follower Reads仅影响读取操作，所有写入仍然由主节点处理。
2. 一致性权衡：应用需要根据业务需求合理设置数据新鲜度阈值。
3. 心跳间隔：yb_follower_read_staleness_ms的设置不应小于2倍raft_heartbeat_interval_ms。

适用场景建议

Follower Reads特别适合以下类型的应用：

• 内容管理系统（CMS）
• 产品目录
• 历史数据分析
• 非实时报表系统
• 用户画像和推荐系统

对于金融交易等需要强一致性的场景，则应谨慎使用此功能。

通过合理使用YugabyteDB的Follower Reads功能，全球分布式应用可以显著降低读取延迟，同时保持可接受的数据一致性水平。

yugabyte-db yugabyte/yugabyte-db: 是 YugaByte DB 的官方仓库，一个高性能、高可扩展、分布式的 SQL 数据库，支持 PostgreSQL 兼容性。适合对分布式数据库、SQL 数据库和云原生应用的开发者。 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/yu/yugabyte-db