CrateDB分区表调整分片数导致数据丢失问题分析

问题背景

在CrateDB数据库使用过程中，当用户尝试对分区表执行ALTER TABLE操作来增加某个分区的分片数量(number_of_shards)时，如果新设置的分片数超过了系统配置的routing.allocation.total_shards_per_node限制，会导致该分区的数据完全丢失。这是一个严重的数据完整性问题，特别是在生产环境中可能会造成不可逆的数据损失。

问题复现步骤

1. 首先创建一个分区表t1，设置每个节点最多允许2个分片：

CREATE TABLE t1 (
   a INTEGER,
   b INTEGER
) CLUSTERED INTO 1 SHARDS
PARTITIONED BY (a)
WITH ("routing.allocation.total_shards_per_node" = 2);

2. 插入测试数据并刷新表：

INSERT INTO t1 VALUES (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2);
REFRESH TABLE t1;

3. 尝试将分区a=1的分片数增加到64：

ALTER TABLE t1 PARTITION (a = 1) SET ("blocks.write" = true);
ALTER TABLE t1 PARTITION (a = 1) SET (number_of_shards = 64);

4. 查询发现a=1分区的数据已经丢失：

SELECT * FROM t1;

问题原因分析

这个问题的根本原因在于CrateDB在执行分片数调整操作时，没有充分考虑分片分配限制的约束条件。具体表现为：

1. 当新设置的分片数超过routing.allocation.total_shards_per_node限制时，系统没有进行前置检查并阻止操作执行。

2. 操作执行过程中，系统会先删除原有分片，然后尝试创建新分片。当新分片无法分配时，数据已经丢失且无法恢复。

3. 即使后续调整routing.allocation.total_shards_per_node参数增加限制，也无法恢复已经丢失的数据，因为原始分片已经被删除。

解决方案

CrateDB开发团队已经修复了这个问题，修复内容包括：

1. 在执行ALTER TABLE修改分片数操作前，增加了对routing.allocation.total_shards_per_node限制的检查。

2. 如果新设置的分片数超过限制，系统会直接返回错误，而不是继续执行可能导致数据丢失的操作。

3. 修复后的版本确保只有在能够保证新分片可以成功分配的情况下，才会执行分片数调整操作。

最佳实践建议

为了避免类似问题，建议用户：

1. 在执行任何可能影响数据完整性的DDL操作前，先进行充分的测试。

2. 修改分片数等重要参数时，先检查当前系统的分配限制设置。

3. 定期备份重要数据，特别是在执行表结构调整前。

4. 及时升级到已修复该问题的版本(5.9.9或5.10.1及以上)。

总结

这个案例展示了数据库系统参数间相互约束的重要性。作为分布式数据库，CrateDB需要确保各种配置参数的协调性，特别是在执行可能影响数据完整性的操作时，必须进行全面的前置检查。开发团队通过增加参数约束检查，有效防止了可能导致数据丢失的操作执行，提高了系统的可靠性。