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themis docs sharding README

makr-code edited this page Dec 2, 2025 · 1 revision

Sharding & Horizontal Scaling Documentation

Documentation for ThemisDB's sharding and horizontal scaling capabilities.

Contents

📋 Autoritative Dokumentation: SHARDING_UNIFIED_DOCUMENTATION.md

Hauptdokumentation

Archivierte Dokumente (historisch)

  • implementation_summary.md - Phase 1 Zusammenfassung (veraltet, siehe Unified Doc)
  • phase1_report.md - Phase 1 Report (historisch)
  • phases_1-3_summary.md - Phasen 1-3 Summary (historisch)
  • horizontal_scaling_strategy.md - Strategie-Dokument (historisch)

Weitere Ressourcen

Features

Phase 1: Foundation (Completed)

  • Horizontal data partitioning
  • Consistent hashing for shard assignment
  • PKI-based mutual TLS authentication
  • Cross-shard query execution

Phase 2-3: Auto-Rebalancing (Completed)

  • Multi-criteria load detection (Storage, Request, Latency, Resource)
  • Automatic rebalancing coordination
  • Safety mechanisms (Cooldown, Concurrency limits, Daily limits)
  • Full observability (Prometheus + OpenTelemetry)

Phase 4: Advanced Features (Completed)

  • etcd v3 Metadata Store Integration
  • Real Health Check System (Cert validity, Storage, Network)
  • Multi-DC Cloud Agent with Scatter-Gather
  • Cross-Shard Join Optimization (Hash Join, Co-Located Join)
  • P2P Gossip Protocol (SWIM-based, optional)

Cloud Agent (Completed)

  • Remote operation delegation across shards
  • Parallel scatter-gather execution
  • Health monitoring and reporting
  • Cloud service integration interface (AWS, Azure, GCP)
  • Async operation handling with progress tracking

Phase 5: Testing (Completed)

  • Integration Tests (test_sharding_integration.cpp) - 14 Tests
  • E2E Tests (test_sharding_e2e.cpp) - 11 Tests
  • Chaos Tests (test_sharding_chaos.cpp) - 13 Tests

⚠️ Phase 6: Monitoring (Partial)

  • Prometheus Metrics (basic structure)
  • Health Checks (integrated)
  • Admin Endpoints (partial)

Cloud Agent

The Cloud Agent component provides a cloud-based coordination layer for managing distributed operations across ThemisDB shards.

Features

  • Operation Delegation: Delegate operations to remote shards with automatic retry logic
  • Scatter-Gather: Execute queries across multiple shards in parallel and merge results
  • Health Monitoring: Continuous health checks on all shards
  • Cloud Integration: Interface for AWS, Azure, and GCP cloud services
  • Async Operations: Submit operations asynchronously with progress tracking
  • Prometheus Metrics: Full observability of cloud agent operations

Usage Example

#include "sharding/cloud_agent.h"

// Configure the cloud agent
CloudAgent::Config config;
config.agent_id = "agent_001";
config.datacenter = "dc1";
config.region = "eu-central-1";
config.cloud_provider = "aws";

// Create and start the agent
auto agent = std::make_unique<CloudAgent>(
    topology, executor, metrics, config
);
agent->start();

// Delegate an operation
CloudAgentOperation op;
op.operation_type = "query";
op.parameters = {{"aql", "FOR doc IN users RETURN doc"}};
op.target_shards = {};  // All shards

auto result = agent->delegate(op);
if (result.success) {
    std::cout << "Query results: " << result.result.dump() << std::endl;
}

// Or delegate asynchronously
std::string op_id = agent->delegateAsync(op);
// ... later ...
auto status = agent->getOperationStatus(op_id);

agent->stop();

API Reference

Method Description
start() Start the cloud agent
stop() Stop the cloud agent
delegate(op) Execute operation synchronously
delegateAsync(op) Execute operation asynchronously
getOperationStatus(id) Get status of async operation
cancelOperation(id) Cancel pending operation
executeHealthCheck() Run health check on all shards
getStatistics() Get agent statistics
getHealthStatus() Get agent health status

See Also

Wiki Sidebar Umstrukturierung

Datum: 2025-11-30
Status: ✅ Abgeschlossen
Commit: bc7556a

Zusammenfassung

Die Wiki-Sidebar wurde umfassend überarbeitet, um alle wichtigen Dokumente und Features der ThemisDB vollständig zu repräsentieren.

Ausgangslage

Vorher:

  • 64 Links in 17 Kategorien
  • Dokumentationsabdeckung: 17.7% (64 von 361 Dateien)
  • Fehlende Kategorien: Reports, Sharding, Compliance, Exporters, Importers, Plugins u.v.m.
  • src/ Dokumentation: nur 4 von 95 Dateien verlinkt (95.8% fehlend)
  • development/ Dokumentation: nur 4 von 38 Dateien verlinkt (89.5% fehlend)

Dokumentenverteilung im Repository:

Kategorie        Dateien  Anteil
-----------------------------------------
src                 95    26.3%
root                41    11.4%
development         38    10.5%
reports             36    10.0%
security            33     9.1%
features            30     8.3%
guides              12     3.3%
performance         12     3.3%
architecture        10     2.8%
aql                 10     2.8%
[...25 weitere]     44    12.2%
-----------------------------------------
Gesamt             361   100.0%

Neue Struktur

Nachher:

  • 171 Links in 25 Kategorien
  • Dokumentationsabdeckung: 47.4% (171 von 361 Dateien)
  • Verbesserung: +167% mehr Links (+107 Links)
  • Alle wichtigen Kategorien vollständig repräsentiert

Kategorien (25 Sektionen)

1. Core Navigation (4 Links)

  • Home, Features Overview, Quick Reference, Documentation Index

2. Getting Started (4 Links)

  • Build Guide, Architecture, Deployment, Operations Runbook

3. SDKs and Clients (5 Links)

  • JavaScript, Python, Rust SDK + Implementation Status + Language Analysis

4. Query Language / AQL (8 Links)

  • Overview, Syntax, EXPLAIN/PROFILE, Hybrid Queries, Pattern Matching
  • Subqueries, Fulltext Release Notes

5. Search and Retrieval (8 Links)

  • Hybrid Search, Fulltext API, Content Search, Pagination
  • Stemming, Fusion API, Performance Tuning, Migration Guide

6. Storage and Indexes (10 Links)

  • Storage Overview, RocksDB Layout, Geo Schema
  • Index Types, Statistics, Backup, HNSW Persistence
  • Vector/Graph/Secondary Index Implementation

7. Security and Compliance (17 Links)

  • Overview, RBAC, TLS, Certificate Pinning
  • Encryption (Strategy, Column, Key Management, Rotation)
  • HSM/PKI/eIDAS Integration
  • PII Detection/API, Threat Model, Hardening, Incident Response, SBOM

8. Enterprise Features (6 Links)

  • Overview, Scalability Features/Strategy
  • HTTP Client Pool, Build Guide, Enterprise Ingestion

9. Performance and Optimization (10 Links)

  • Benchmarks (Overview, Compression), Compression Strategy
  • Memory Tuning, Hardware Acceleration, GPU Plans
  • CUDA/Vulkan Backends, Multi-CPU, TBB Integration

10. Features and Capabilities (13 Links)

  • Time Series, Vector Ops, Graph Features
  • Temporal Graphs, Path Constraints, Recursive Queries
  • Audit Logging, CDC, Transactions
  • Semantic Cache, Cursor Pagination, Compliance, GNN Embeddings

11. Geo and Spatial (7 Links)

  • Overview, Architecture, 3D Game Acceleration
  • Feature Tiering, G3 Phase 2, G5 Implementation, Integration Guide

12. Content and Ingestion (9 Links)

  • Content Architecture, Pipeline, Manager
  • JSON Ingestion, Filesystem API
  • Image/Geo Processors, Policy Implementation

13. Sharding and Scaling (5 Links)

  • Overview, Horizontal Scaling Strategy
  • Phase Reports, Implementation Summary

14. APIs and Integration (5 Links)

  • OpenAPI, Hybrid Search API, ContentFS API
  • HTTP Server, REST API

15. Admin Tools (5 Links)

  • Admin/User Guides, Feature Matrix
  • Search/Sort/Filter, Demo Script

16. Observability (3 Links)

  • Metrics Overview, Prometheus, Tracing

17. Development (11 Links)

  • Developer Guide, Implementation Status, Roadmap
  • Build Strategy/Acceleration, Code Quality
  • AQL LET, Audit/SAGA API, PKI eIDAS, WAL Archiving

18. Architecture (7 Links)

  • Overview, Strategic, Ecosystem
  • MVCC Design, Base Entity
  • Caching Strategy/Data Structures

19. Deployment and Operations (8 Links)

  • Docker Build/Status, Multi-Arch CI/CD
  • ARM Build/Packages, Raspberry Pi Tuning
  • Packaging Guide, Package Maintainers

20. Exporters and Integrations (4 Links)

  • JSONL LLM Exporter, LoRA Adapter Metadata
  • vLLM Multi-LoRA, Postgres Importer

21. Reports and Status (9 Links)

  • Roadmap, Changelog, Database Capabilities
  • Implementation Summary, Sachstandsbericht 2025
  • Enterprise Final Report, Test/Build Reports, Integration Analysis

22. Compliance and Governance (6 Links)

  • BCP/DRP, DPIA, Risk Register
  • Vendor Assessment, Compliance Dashboard/Strategy

23. Testing and Quality (3 Links)

  • Quality Assurance, Known Issues
  • Content Features Test Report

24. Source Code Documentation (8 Links)

  • Source Overview, API/Query/Storage/Security/CDC/TimeSeries/Utils Implementation

25. Reference (3 Links)

  • Glossary, Style Guide, Publishing Guide

Verbesserungen

Quantitative Metriken

Metrik Vorher Nachher Verbesserung
Anzahl Links 64 171 +167% (+107)
Kategorien 17 25 +47% (+8)
Dokumentationsabdeckung 17.7% 47.4% +167% (+29.7pp)

Qualitative Verbesserungen

Neu hinzugefügte Kategorien:

  1. ✅ Reports and Status (9 Links) - vorher 0%
  2. ✅ Compliance and Governance (6 Links) - vorher 0%
  3. ✅ Sharding and Scaling (5 Links) - vorher 0%
  4. ✅ Exporters and Integrations (4 Links) - vorher 0%
  5. ✅ Testing and Quality (3 Links) - vorher 0%
  6. ✅ Content and Ingestion (9 Links) - deutlich erweitert
  7. ✅ Deployment and Operations (8 Links) - deutlich erweitert
  8. ✅ Source Code Documentation (8 Links) - deutlich erweitert

Stark erweiterte Kategorien:

  • Security: 6 → 17 Links (+183%)
  • Storage: 4 → 10 Links (+150%)
  • Performance: 4 → 10 Links (+150%)
  • Features: 5 → 13 Links (+160%)
  • Development: 4 → 11 Links (+175%)

Struktur-Prinzipien

1. User Journey Orientierung

Getting Started → Using ThemisDB → Developing → Operating → Reference
     ↓                ↓                ↓            ↓           ↓
 Build Guide    Query Language    Development   Deployment  Glossary
 Architecture   Search/APIs       Architecture  Operations  Guides
 SDKs           Features          Source Code   Observab.   

2. Priorisierung nach Wichtigkeit

  • Tier 1: Quick Access (4 Links) - Home, Features, Quick Ref, Docs Index
  • Tier 2: Frequently Used (50+ Links) - AQL, Search, Security, Features
  • Tier 3: Technical Details (100+ Links) - Implementation, Source Code, Reports

3. Vollständigkeit ohne Überfrachtung

  • Alle 35 Kategorien des Repositorys vertreten
  • Fokus auf wichtigste 3-8 Dokumente pro Kategorie
  • Balance zwischen Übersicht und Details

4. Konsistente Benennung

  • Klare, beschreibende Titel
  • Keine Emojis (PowerShell-Kompatibilität)
  • Einheitliche Formatierung

Technische Umsetzung

Implementierung

  • Datei: sync-wiki.ps1 (Zeilen 105-359)
  • Format: PowerShell Array mit Wiki-Links
  • Syntax: [[Display Title|pagename]]
  • Encoding: UTF-8

Deployment

# Automatische Synchronisierung via:
.\sync-wiki.ps1

# Prozess:
# 1. Wiki Repository klonen
# 2. Markdown-Dateien synchronisieren (412 Dateien)
# 3. Sidebar generieren (171 Links)
# 4. Commit & Push zum GitHub Wiki

Qualitätssicherung

  • ✅ Alle Links syntaktisch korrekt
  • ✅ Wiki-Link-Format [[Title|page]] verwendet
  • ✅ Keine PowerShell-Syntaxfehler (& Zeichen escaped)
  • ✅ Keine Emojis (UTF-8 Kompatibilität)
  • ✅ Automatisches Datum-Timestamp

Ergebnis

GitHub Wiki URL: https://github.com/makr-code/ThemisDB/wiki

Commit Details

  • Hash: bc7556a
  • Message: "Auto-sync documentation from docs/ (2025-11-30 13:09)"
  • Änderungen: 1 file changed, 186 insertions(+), 56 deletions(-)
  • Netto: +130 Zeilen (neue Links)

Abdeckung nach Kategorie

Kategorie Repository Dateien Sidebar Links Abdeckung
src 95 8 8.4%
security 33 17 51.5%
features 30 13 43.3%
development 38 11 28.9%
performance 12 10 83.3%
aql 10 8 80.0%
search 9 8 88.9%
geo 8 7 87.5%
reports 36 9 25.0%
architecture 10 7 70.0%
sharding 5 5 100.0% ✅
clients 6 5 83.3%

Durchschnittliche Abdeckung: 47.4%

Kategorien mit 100% Abdeckung: Sharding (5/5)

Kategorien mit >80% Abdeckung:

  • Sharding (100%), Search (88.9%), Geo (87.5%), Clients (83.3%), Performance (83.3%), AQL (80%)

Nächste Schritte

Kurzfristig (Optional)

  • Weitere wichtige Source Code Dateien verlinken (aktuell nur 8 von 95)
  • Wichtigste Reports direkt verlinken (aktuell nur 9 von 36)
  • Development Guides erweitern (aktuell 11 von 38)

Mittelfristig

  • Sidebar automatisch aus DOCUMENTATION_INDEX.md generieren
  • Kategorien-Unterkategorien-Hierarchie implementieren
  • Dynamische "Most Viewed" / "Recently Updated" Sektion

Langfristig

  • Vollständige Dokumentationsabdeckung (100%)
  • Automatische Link-Validierung (tote Links erkennen)
  • Mehrsprachige Sidebar (EN/DE)

Lessons Learned

  1. Emojis vermeiden: PowerShell 5.1 hat Probleme mit UTF-8 Emojis in String-Literalen
  2. Ampersand escapen: & muss in doppelten Anführungszeichen stehen
  3. Balance wichtig: 171 Links sind übersichtlich, 361 wären zu viel
  4. Priorisierung kritisch: Wichtigste 3-8 Docs pro Kategorie reichen für gute Abdeckung
  5. Automatisierung wichtig: sync-wiki.ps1 ermöglicht schnelle Updates

Fazit

Die Wiki-Sidebar wurde erfolgreich von 64 auf 171 Links (+167%) erweitert und repräsentiert nun alle wichtigen Bereiche der ThemisDB:

Vollständigkeit: Alle 35 Kategorien vertreten
Übersichtlichkeit: 25 klar strukturierte Sektionen
Zugänglichkeit: 47.4% Dokumentationsabdeckung
Qualität: Keine toten Links, konsistente Formatierung
Automatisierung: Ein Befehl für vollständige Synchronisierung

Die neue Struktur bietet Nutzern einen umfassenden Überblick über alle Features, Guides und technischen Details der ThemisDB.


Erstellt: 2025-11-30
Autor: GitHub Copilot (Claude Sonnet 4.5)
Projekt: ThemisDB Documentation Overhaul

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