2.2　Greenplum数据库架构

Greenplum数据库是典型的主从架构，一个Greenplum集群通常由一个Master节点、一个Standby Master节点以及多个Segment实例组成，节点之间通过高速网络互连，如图2-3所示。Standby Master节点为Master节点提供高可用支持，Mirror Segment实例为Segment实例提供高可用支持。当Master节点出现故障时，数据库管理系统可以快速切换到Standby Master节点继续提供服务。

图2-3　Greenplum数据库系统架构图

从软件的角度看，Greenplum数据库由Master节点、Segment实例和Interconnect组件三部分组成，各个功能模块在系统中承载不同的角色。

Master节点是Greenplum数据库的主节点，也是数据库的入口，主要负责接收用户的SQL请求，将其生成并行查询计划并优化，然后将查询计划分配给所有的Segment实例进行处理，协调集群的各个Segment实例按照查询计划一步一步地并行处理，最后获取Segment实例的计算结果并汇总后返回给客户端。

从用户的角度看Greenplum集群，看到的只是Master节点，无须关心集群内部机制，所有的并行处理都是在Master节点控制下自动完成的。Master节点一般只存储系统数据，不存储用户数据。为了提高系统可用性，我们通常会在Greenplum集群的最后一个数据节点上增加一个Standby Master节点。

Segment是Greenplum实际存储数据和进行数据读取计算的节点，每个Segment都可以视为一个独立的PostgreSQL实例，上面存放着一部分用户数据，同时参与SQL执行工作。Greenplum Datanode通常是指Segment实例所在的主机，用户可以根据Datanode的CPU数、内存大小、网络宽带等来确定其上面的Segment实例个数。官方建议一个Datanode上面部署2～8个Segment实例。Segment实例越多，单个实例上面的数据越少（平均分配的情况下），单个Datanode的资源使用越充分，查询执行速度就越快。Datanode服务器的数量根据集群的数据量来确定，最大可以支持上千台。另外，为了提高数据的安全性，我们有时候会在生产环境中创建Mirror Segment实例作为备份镜像。

Interconnect是Master节点与Segment实例、Segment实例与Segment实例之间进行数据传输的组件，它基于千兆交换机或者万兆交换机实现数据在节点之间的高速传输。默认情况下，Interconnect组件使用UDP在集群网络节点之间传输数据，因为UDP无法保证服务质量，所以Interconnect组件在应用层实现了数据包验证功能，从而达到和TCP一样的可靠性。

Greenplum执行查询语句的过程如下：当GP Server收到用户发起的查询语句时，会对查询语句进行编译、优化等操作，生成并行执行计划，分发给Segment实例执行；Segment实例通过Interconnect组件和Master节点、其他Segment实例交换数据，然后执行查询语句，执行完毕后，会将数据发回给Master节点，最后Master节点汇总返回的数据并将其反馈给查询终端。