10款常見MySQL高可用方案選型解讀

缺點：

• 完全依賴于半同步復制，如果半同步復制退化為異步復制，數(shù)據(jù)一致性無法得到保證

• 需要額外考慮HAProxy、Keepalived的高可用機制

2、半同步復制優(yōu)化

半同步復制機制是可靠的。如果半同步復制一直是生效的，那么可以認為數(shù)據(jù)是一致的。但是由于網(wǎng)絡波動等一些客觀原因，導致半同步復制發(fā)生超時而切換為異步復制，這時便不能保證數(shù)據(jù)的一致性。所以盡可能的保證半同步復制，就可以提高數(shù)據(jù)的一致性。

該方案同樣使用雙節(jié)點架構(gòu)，但是在原有半同復制的基礎上做了功能上的優(yōu)化，使半同步復制的機制變得更加可靠。

可參考的優(yōu)化方案如下：

半同步復制由于發(fā)生超時后，復制斷開，當再次建立起復制時，同時建立兩條通道，其中一條半同步復制通道從當前位置開始復制，保證從機知道當前主機執(zhí)行的進度。另外一條異步復制通道開始追補從機落后的數(shù)據(jù)。當異步復制通道追趕到半同步復制的起始位置時，恢復半同步復制。

搭建兩條半同步復制通道，其中連接文件服務器的半同步通道正常情況下不啟用，當主從的半同步復制發(fā)生網(wǎng)絡問題退化后，啟動與文件服務器的半同步復制通道。當主從半同步復制恢復后，關(guān)閉與文件服務器的半同步復制通道。

優(yōu)點：

• 雙節(jié)點，需求資源少，部署簡單

• 架構(gòu)簡單，沒有選主的問題，直接切換即可

• 相比于原生復制，優(yōu)化后的半同步復制更能保證數(shù)據(jù)的一致性

缺點：

• 需要修改內(nèi)核源碼或者使用MySQL通信協(xié)議。需要對源碼有一定的了解，并能做一定程度的二次開發(fā)

• 依舊依賴于半同步復制，沒有從根本上解決數(shù)據(jù)一致性問題

3、高可用架構(gòu)優(yōu)化

將雙節(jié)點數(shù)據(jù)庫擴展到多節(jié)點數(shù)據(jù)庫，或者多節(jié)點數(shù)據(jù)庫集群?？梢愿鶕?jù)自己的需要選擇一主兩從、一主多從或者多主多從的集群。

由于半同步復制，存在接收到一個從機的成功應答即認為半同步復制成功的特性，所以多從半同步復制的可靠性要優(yōu)于單從半同步復制的可靠性。并且多節(jié)點同時宕機的幾率也要小于單節(jié)點宕機的幾率，所以多節(jié)點架構(gòu)在一定程度上可以認為高可用性是好于雙節(jié)點架構(gòu)。

但由于數(shù)據(jù)庫數(shù)量較多，所以需要數(shù)據(jù)庫管理軟件來保證數(shù)據(jù)庫的可維護性?？梢赃x擇MMM、MHA或者各個版本的Proxy等等。常見方案如下：

MHA Manager會定時探測集群中的master節(jié)點，當master出現(xiàn)故障時，它可以自動將最新數(shù)據(jù)的slave提升為新的master，然后將所有其他的slave重新指向新的master，整個故障轉(zhuǎn)移過程對應用程序完全透明。

MHA Node運行在每臺MySQL服務器上，主要作用是切換時處理二進制日志，確保切換盡量少丟數(shù)據(jù)。

MHA也可以擴展到如下的多節(jié)點集群：

優(yōu)點：

• 可以進行故障的自動檢測和轉(zhuǎn)移

• 可擴展性較好，可以根據(jù)需要擴展MySQL的節(jié)點數(shù)量和結(jié)構(gòu)

• 相比于雙節(jié)點的MySQL復制，三節(jié)點/多節(jié)點的MySQL發(fā)生不可用的概率更低

缺點：

• 至少需要三節(jié)點，相對于雙節(jié)點需要更多的資源

• 邏輯較為復雜，發(fā)生故障后排查問題，定位問題更加困難

• 數(shù)據(jù)一致性仍然靠原生半同步復制保證，仍然存在數(shù)據(jù)不一致的風險

• 可能因為網(wǎng)絡分區(qū)發(fā)生腦裂現(xiàn)象。

ZooKeeper使用分布式算法保證集群數(shù)據(jù)的一致性，使用ZooKeeper可以有效的保證Proxy的高可用性，可以較好地避免網(wǎng)絡分區(qū)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

優(yōu)點：

• 較好的保證了整個系統(tǒng)的高可用性，包括Proxy、MySQL

• 擴展性較好，可以擴展為大規(guī)模集群

缺點：

• 數(shù)據(jù)一致性仍然依賴于原生的mysql半同步復制

• 引入ZK，整個系統(tǒng)的邏輯變得更加復雜

4、共享存儲

共享存儲實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫服務器和存儲設備的解耦，不同數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)同步不再依賴于MySQL的原生復制功能，而是通過磁盤數(shù)據(jù)同步的手段，來保證數(shù)據(jù)的一致性。

SAN的概念是允許存儲設備和處理器（服務器）之間建立直接的高速網(wǎng)絡（與LAN相比）連接，通過這種連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中式存儲。常用架構(gòu)如下：

使用共享存儲時，MySQL服務器能夠正常掛載文件系統(tǒng)并操作，如果主庫發(fā)生宕機，備庫可以掛載相同的文件系統(tǒng)，保證主庫和備庫使用相同的數(shù)據(jù)。

優(yōu)點：

• 兩節(jié)點即可，部署簡單，切換邏輯簡單

• 很好的保證數(shù)據(jù)的強一致性

• 不會因為MySQL的邏輯錯誤發(fā)生數(shù)據(jù)不一致的情況

缺點：

• 需要考慮共享存儲的高可用

• 價格昂貴

DRBD是一種基于軟件、基于網(wǎng)絡的塊復制存儲解決方案，主要用于對服務器之間的磁盤、分區(qū)、邏輯卷等進行數(shù)據(jù)鏡像，當用戶將數(shù)據(jù)寫入本地磁盤時，還會將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡中另一臺主機的磁盤上，這樣的本地主機(主節(jié)點)與遠程主機(備節(jié)點)的數(shù)據(jù)就可以保證實時同步。常用架構(gòu)如下：

當本地主機出現(xiàn)問題，遠程主機上還保留著一份相同的數(shù)據(jù)，可以繼續(xù)使用，保證了數(shù)據(jù)的安全。

DRBD是Linux內(nèi)核模塊實現(xiàn)的快級別的同步復制技術(shù)，可以與SAN達到相同的共享存儲效果。

優(yōu)點：

• 兩節(jié)點即可，部署簡單，切換邏輯簡單

• 相比于SAN儲存網(wǎng)絡，價格低廉

• 保證數(shù)據(jù)的強一致性

缺點：

• 對IO性能影響較大

• 從庫不提供讀操作

5、分布式協(xié)議

分布式協(xié)議可以很好地解決數(shù)據(jù)一致性問題。比較常見的方案如下：

MySQL Cluster是官方集群的部署方案，通過使用NDB存儲引擎實時備份冗余數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的高可用性和數(shù)據(jù)一致性。

優(yōu)點：

• 全部使用官方組件，不依賴于第三方軟件

• 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的強一致性

缺點：

• 國內(nèi)使用的較少

• 配置較復雜，需要使用NDB儲存引擎，與MySQL常規(guī)引擎存在一定差異

• 至少三節(jié)點

基于Galera的MySQL高可用集群， 是多主數(shù)據(jù)同步的MySQL集群解決方案，使用簡單，沒有單點故障，可用性高。常見架構(gòu)如下：

優(yōu)點：

• 多主寫入，無延遲復制，能保證數(shù)據(jù)強一致性

• 有成熟的社區(qū)，有互聯(lián)網(wǎng)公司在大規(guī)模的使用

• 自動故障轉(zhuǎn)移，自動添加、剔除節(jié)點

缺點：

• 需要為原生MySQL節(jié)點打wsrep補丁

• 只支持innodb儲存引擎

• 至少三節(jié)點

Paxos算法解決的問題是一個分布式系統(tǒng)如何就某個值（決議）達成一致。這個算法被認為是同類算法中最有效的。Paxos與MySQL相結(jié)合可以實現(xiàn)在分布式的MySQL數(shù)據(jù)的強一致性。常見架構(gòu)如下：

優(yōu)點：

• 多主寫入，無延遲復制，能保證數(shù)據(jù)強一致性

• 有成熟理論基礎

• 自動故障轉(zhuǎn)移，自動添加、剔除節(jié)點

缺點：

• 只支持InnoDB儲存引擎

• 至少三節(jié)點

   

總結(jié)

隨著人們對數(shù)據(jù)一致性要求不斷的提高，越來越多的方法被嘗試用來解決分布式數(shù)據(jù)一致性的問題，如MySQL自身的優(yōu)化、MySQL集群架構(gòu)的優(yōu)化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等。

而使用分布式算法用來解決MySQL數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)一致性問題的方法，也越來越被人們所接受，一系列成熟的產(chǎn)品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越來越多的被大規(guī)模使用。

隨著官方MySQL Group Replication的GA，使用分布式協(xié)議來解決數(shù)據(jù)一致性問題已經(jīng)成為了主流的方向。期望越來越多優(yōu)秀的解決方案被提出，MySQL高可用問題也可以被更好的解決。