扩容功能
对于海量存储的分布式数据库，随着数据量的增大，已有集群容量与算力不够用是不可避免的问题，所以扩容操作不可或缺。在MatrixDB里，你可以自由选择使用图形化界面操作扩容或命令行在线扩容。
图形化界面操作扩容
注意！
当你想要扩容，你需要提前为新增的节点安装和当前数据库集群版本相同的MatrixDB。可以使用SELECT VERSION ()语句查看。
1 说明
当你点击 "集群管理" 页面右上角的扩容按钮后，会进入扩容的一个说明页，该页面描述了扩容的步骤、时机、以及一些扩容前的准备工作。通过这些，你可以详细的了解什么是扩容，以及扩容带来的影响。
2 添加节点
点击"添加节点" 按钮，在输入框中输入准备好的节点的标识（可以是主机名、FQDN 或者 IP)。
在右上角的输入框中输入准备好的节点的标识（可以是主机名、FQDN 或者 IP)，点击"添加节点" 按钮
如图所示表示添加节点操作成功，新增的节点会依次位于主节点下方。如果你想要删除节点，点击新增的节点右侧的图标即可删除。
3 设置路径
添加节点成功后点击“下一步”，进入设置路径页面，在设置路径页面你可以为新增的节点设置存储路径。
注意！
当前使用图形化界面新增的节点均为数据节点，所以，你可以为该节点设置多个存储路径。
4 选择扩容模式
设置完路径，点击“下一步”进入扩容模式选择页，选择重分布模式。平滑扩容在 5.0 版本开始支持。
5 提交
设置完扩容模式后，点击“下一步”进入执行扩容页面。在这个页面可以查看扩容的执行信息。
6 完成
点击右下角的“提交”按钮后，系统将正式开始添加节点的操作，完成操作后提示。
恭喜，你顺利完成了一次集群扩容操作。
注意！
当存在扩数据重分布任务时，集群管理页面的扩容按钮不可再点击。
命令行在线扩容
主要内容包括：
- 不停机增加新节点
- 表数据重分布并行化
- 未重分布表与已重分布表可以进行连接操作
命令行在线扩容分两个步骤：
- 增加新节点
- 数据重分布
1 增加新节点
该环节为集群增加新的数据节点（Segment），并启动使用，但原有表数据还存储在老的节点上。
增加新节点首先要提供部署方案配置文件，该文件可以手动编写，也可以使用gpexpand工具自动生成，推荐使用自动生成方式。
1.1 生成扩容部署配置文件
执行gpexpand：
[mxadmin@mdw ~]$ gpexpand
......
Please refer to the Admin Guide for more information.
Would you like to initiate a new System Expansion Yy|Nn (default=N):输入y回车：
> y然后要求输入新增节点主机名，逗号分割：
Enter a comma separated list of new hosts you want
to add to your array. Do not include interface hostnames.
**Enter a blank line to only add segments to existing hosts**[]:
> sdw3,sdw4确认新增主机名网络联通，并且与原节点已建立互信。并确保已安装
rsync
每个节点额外增加多少机器？这里输入的值是在原有节点部署 Segment 数量的基础上增加多少 Segment。如果每台主机部署节点数与原主机相同，则直接输入0即可。
How many new primary segments per host do you want to add? (default=0):
> 0
Generating configuration file...
20211102:14:36:24:024562 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Generating input file...
Input configuration file was written to 'gpexpand_inputfile_20211102_143624'.
Please review the file and make sure that it is correct then re-run
with: gpexpand -i gpexpand_inputfile_20211102_143624
20211102:14:36:24:024562 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Exiting...执行完毕会在当前目录生成gpexpand_inputfile_20211102_143624配置文件：
[mxadmin@mdw ~]$ cat gpexpand_inputfile_20211102_143624
sdw3|sdw3|7002|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast1/demoDataDir3|5|3|p
sdw3|sdw3|7003|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast2/demoDataDir4|6|4|p
sdw3|sdw3|7004|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast3/demoDataDir5|7|5|p
sdw4|sdw4|7002|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast1/demoDataDir6|8|6|p
sdw4|sdw4|7003|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast2/demoDataDir7|9|7|p
sdw4|sdw4|7004|/home/mxadmin/gpdemo/datadirs/dbfast3/demoDataDir8|10|8|p配置文件中包含了新主机信息，以及新 Segment 端口号、数据目录、dbid、角色等信息。这些信息与gp_segment_configuration表对应。该配置文件也可以按照该格式手动编写。
1.2 执行新增节点操作
准备好配置文件后，下面执行增加新节点操作：
[mxadmin@mdw ~]$ gpexpand -i gpexpand_inputfile_20211102_143624
......
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Unlocking catalog
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Unlocked catalog
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Creating expansion schema
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Populating gpexpand.status_detail with data from database postgres
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Populating gpexpand.status_detail with data from database template1
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Populating gpexpand.status_detail with data from database mxadmin
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-************************************************
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Initialization of the system expansion complete.
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-To begin table expansion onto the new segments
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-rerun gpexpand
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-************************************************
20211102:14:54:03:025371 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Exiting...执行成功后，查询gp_segment_configuration表，即可看到新节点已加入。
2 数据重分布
在线扩容的第二步操作，是将表数据重分布到新节点上，因为新增加的 Segment 上并没有数据。
MatrixDB支持的3种分布方式：随机、哈希、复制，都要按照规则同步到新 Segment 上。其中，复制表依然要全量存储在新增加的 Segment 上；哈希表则要按照规则做重分布；随机表因为数据分布无规律，不会做数据迁移，只是新插入的数据会按照概率落到新的 Segment 上。
第一阶段执行完毕后，会在postgres数据库创建schema:gpexpand，包含了扩容状态信息：
postgres=# \d
List of relations
Schema | Name | Type | Owner | Storage
----------+--------------------+-------+---------+---------
gpexpand | expansion_progress | view | mxadmin |
gpexpand | status | table | mxadmin | heap
gpexpand | status_detail | table | mxadmin | heap
(3 rows)其中，status_detail表记录了所有需要做重分布的表及重分布状态：
postgres=# select * from gpexpand.status_detail ;
dbname | fq_name | table_oid | root_partition_name | rank | external_writable | status | expansion_started | expansion_finished | source_bytes
---------+-------------+-----------+---------------------+------+-------------------+-------------+-------------------+--------------------+--------------
mxadmin | public.t2 | 16388 | | 2 | f | NOT STARTED | | | 8192
mxadmin | public.t1 | 16385 | | 2 | f | NOT STARTED | | | 16384
mxadmin | public.disk | 16391 | public.disk | 2 | f | NOT STARTED | | | 0
(3 rows)直接运行gpexpand即可执行表重分布：
[mxadmin@mdw ~]$ gpexpand
......
gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Querying gpexpand schema for current expansion state
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Expanding mxadmin.public.t2
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Finished expanding mxadmin.public.t2
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Expanding mxadmin.public.t1
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Finished expanding mxadmin.public.t1
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Expanding mxadmin.public.disk
20211102:15:18:27:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Finished expanding mxadmin.public.disk
20211102:15:18:32:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-EXPANSION COMPLETED SUCCESSFULLY
20211102:15:18:32:026291 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Exiting...表重分布完毕后再查询status_detail表，会看到状态已经变成了COMPLETED：
postgres=# select * from gpexpand.status_detail ;
dbname | fq_name | table_oid | root_partition_name | rank | external_writable | status | expansion_started | expansion_finished | source_bytes
---------+-------------+-----------+---------------------+------+-------------------+-----------+----------------------------+----------------------------+--------------
mxadmin | public.t2 | 16388 | | 2 | f | COMPLETED | 2021-11-02 15:18:27.326247 | 2021-11-02 15:18:27.408379 | 8192
mxadmin | public.t1 | 16385 | | 2 | f | COMPLETED | 2021-11-02 15:18:27.431481 | 2021-11-02 15:18:27.507591 | 16384
mxadmin | public.disk | 16391 | public.disk | 2 | f | COMPLETED | 2021-11-02 15:18:27.531727 | 2021-11-02 15:18:27.570559 | 0
(3 rows)如果想增加重分布并发度，可以在执行gpexpand命令时加-B参数，默认值是16，上限是128，如：
[mxadmin@mdw ~]$ gpexpand -B 32重分布完毕后，运行gpexpand -c来清理扩容过程的中间表：
[mxadmin@mdw ~]$ gpexpand -c
20211102:15:24:41:026524 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-local Greenplum Version: 'postgres (MatrixDB) 5.0.0-enterprise~alpha (Greenplum Database) 7.0.0 build dev'
20211102:15:24:41:026524 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-master Greenplum Version: 'PostgreSQL 12 (MatrixDB 5.0.0-enterprise~alpha) (Greenplum Database 7.0.0 build dev) on x86_64-pc-linux-gnu, compiled by gcc (GCC) 7.3.1 20180303 (Red Hat 7.3.1-5), 64-bit compiled on Oct 25 2021 15:24:16'
20211102:15:24:41:026524 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Querying gpexpand schema for current expansion state
Do you want to dump the gpexpand.status_detail table to file? Yy|Nn (default=Y):
> n
20211102:15:24:46:026524 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Removing gpexpand schema
20211102:15:24:46:026524 gpexpand:mdw:mxadmin-[INFO]:-Cleanup Finished. exiting...到此，扩容成功。
扩容系统目录
执行重分布之后系统会自动生成以下系统目录（包含系统表、系统视图等），存放在 matrixmgr 数据库的 matrixmgr_internal 模式下。
- expand_status_summary
- expand_status_detail
- expand_expansion_progress
- expand_status_summary
该表记录数据重分布的各阶段状态的时间信息，包含如下字段：
| 字段名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| status | text | 跟踪一个扩容操作的状态，有效值为： SCHEDULED START，指预约开始执行重分布的时间 SETUP，表示收集数据库数据表信息的开始时间 SETUP DONE，指数据表信息收集完毕的时间 EXPANSION STARTED，指正式开始数据重分布的时间 COMPLETED，指完成所有重分布任务时的时间 LAST SCHEDULED START，指完成所有重分布任务之后，将SCHEDULED START的值保存到LAST SCHEDULED START，而后清空 SCHEDULED START |
| updated_at | timestamp with time zone | 最后状态变化的时间戳 |
- expand_status_detail
该表包含了扩容所涉及的表的状态信息。可以通过查询此表来确定正在重分布的表的状态，或查看已完成表的开始和结束时间。若该表没有任何记录，则表示不需进行重分布。 此表还存储表的相关信息，如 OID。
| 字段名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| dbname | text | 表所属数据库的名称 |
| db_oid | oid | 表所属数据库的 Oid |
| fq_name | text | 表的完全限定名称 |
| table_oid | oid | 表的 OID |
| root_partition_name | text | 对于分区表来说，是根分区的名称。否则为 None |
| rank | int | 等级决定表被扩容的顺序。扩容工具将在 rank 上排序，数字小的表将被优先处理 |
| external_writable | boolean | 标识表是否是外部可写表。（外部可写表需要不同的语法来扩容） |
| status | text | 此表当前的扩容状态。有效值为： NOT STARTED IN PROGRESS PENDING RETRYING COMPLETED FAILED |
| expansion_started_at | timestamp with time zone | 此表扩容开始的时间戳 |
| expansion_finished_at | timestamp with time zone | 此表扩容完成的时间戳。扩容失败也会更新此时间戳 |
| source_bytes | numeric | 还未重分布的数据量。 由于 HEAP 表中的表膨胀及扩容后 Segment 数量的变化，扩容后的尺寸也会不同于源表。 此表提供进度信息并估计扩容全程持续时间 |
| failed_times | integer | 重试次数，默认值为 5 |
- expand_expansion_progress
此系统目录为一个视图，包含扩容整体状态的信息，提供了表重新分布速度和完成所有数据重分布的时间的估算。
| 字段名 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| name | text | 描述扩容过程的指标名称，包含： Bytes Pending Bytes in Progress Bytes Done Bytes Failed Estimated Expansion Rate Estimated Remaining Time Done Tables Number Pending Tables Number In Progress Tables Number Failed Tables Number |
| value | text | 上述指标的值。如 Bytes Pending: 100023434 |
FAQ
- 扩容过程中新旧节点的catalog是一致的吗
- catalog始终是一致的，新节点上即使还没有数据，但是catalog也是存在的。
- 扩容过程中对于其他查询的影响
- 因为是在线扩容，期间不会中断正在运行的所有查询，只是在增加新节点的时候因为要锁catalog，所以在此期间不支持DDL，加完新节点立即释放catalog锁。
- 在数据重分布的时候因为加了最高级别的锁，会阻塞读操作。
gpexpand的详细使用方法请参考文档