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10款常见MySQL高可用方案选型解读

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  • 架构比较简单，使用原生半同步复制作为数据同步的依据

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  • 双节点，没有主机宕机后的选主问题，直接切换即可

  • 双节点，需求资源少，部署简单

    •  

    缺点：

    • 完全依赖于半同步复制，如果半同步复制退化为异步复制，数据一致性无法得到保证

    • 需要额外考虑HAProxy、Keepalived的高可用机制

     

    2、半同步复制优化

     

    半同步复制机制是可靠的。如果半同步复制一直是生效的，那么可以认为数据是一致的。但是由于网络波动等一些客观原因，导致半同步复制发生超时而切换为异步复制，这时便不能保证数据的一致性。所以尽可能的保证半同步复制，就可以提高数据的一致性。

     

    该方案同样使用双节点架构，但是在原有半同复制的基础上做了功能上的优化，使半同步复制的机制变得更加可靠。

     

    可参考的优化方案如下：

     

       双通道复制

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    半同步复制由于发生超时后，复制断开，当再次建立起复制时，同时建立两条通道，其中一条半同步复制通道从当前位置开始复制，保证从机知道当前主机执行的进度。另外一条异步复制通道开始追补从机落后的数据。当异步复制通道追赶到半同步复制的起始位置时，恢复半同步复制。

     

       binlog文件服务器

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    搭建两条半同步复制通道，其中连接文件服务器的半同步通道正常情况下不启用，当主从的半同步复制发生网络问题退化后，启动与文件服务器的半同步复制通道。当主从半同步复制恢复后，关闭与文件服务器的半同步复制通道。

     

    优点：

    • 双节点，需求资源少，部署简单

    • 架构简单，没有选主的问题，直接切换即可

    • 相比于原生复制，优化后的半同步复制更能保证数据的一致性

     

    缺点：

    • 需要修改内核源码或者使用MySQL通信协议。需要对源码有一定的了解，并能做一定程度的二次开发

    • 依旧依赖于半同步复制，没有从根本上解决数据一致性问题

     

    3、高可用架构优化

     

    将双节点数据库扩展到多节点数据库，或者多节点数据库集群。可以根据自己的需要选择一主两从、一主多从或者多主多从的集群。

     

    由于半同步复制，存在接收到一个从机的成功应答即认为半同步复制成功的特性，所以多从半同步复制的可靠性要优于单从半同步复制的可靠性。并且多节点同时宕机的几率也要小于单节点宕机的几率，所以多节点架构在一定程度上可以认为高可用性是好于双节点架构。

     

    但由于数据库数量较多，所以需要数据库管理软件来保证数据库的可维护性。可以选择MMM、MHA或者各个版本的Proxy等等。常见方案如下：

     

       MHA+多节点集群

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    MHA Manager会定时探测集群中的master节点，当master出现故障时，它可以自动将最新数据的slave提升为新的master，然后将所有其他的slave重新指向新的master，整个故障转移过程对应用程序完全透明。

     

    MHA Node运行在每台MySQL服务器上，主要作用是切换时处理二进制日志，确保切换尽量少丢数据。

     

    MHA也可以扩展到如下的多节点集群：

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    优点：

    • 可以进行故障的自动检测和转移

    • 可扩展性较好，可以根据需要扩展MySQL的节点数量和结构

    • 相比于双节点的MySQL复制，三节点/多节点的MySQL发生不可用的概率更低

     

    缺点：

    • 至少需要三节点，相对于双节点需要更多的资源

    • 逻辑较为复杂，发生故障后排查问题，定位问题更加困难

    • 数据一致性仍然靠原生半同步复制保证，仍然存在数据不一致的风险

    • 可能因为网络分区发生脑裂现象。

     

       ZooKeeper+Proxy

     

    ZooKeeper使用分布式算法保证集群数据的一致性，使用ZooKeeper可以有效的保证Proxy的高可用性，可以较好地避免网络分区现象的产生。

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    优点：

    • 较好的保证了整个系统的高可用性，包括Proxy、MySQL

    • 扩展性较好，可以扩展为大规模集群

     

    缺点：

    • 数据一致性仍然依赖于原生的mysql半同步复制

    • 引入ZK，整个系统的逻辑变得更加复杂

     

    4、共享存储

     

    共享存储实现了数据库服务器和存储设备的解耦，不同数据库之间的数据同步不再依赖于MySQL的原生复制功能，而是通过磁盘数据同步的手段，来保证数据的一致性。

     

       SAN共享储存

     

    SAN的概念是允许存储设备和处理器（服务器）之间建立直接的高速网络（与LAN相比）连接，通过这种连接实现数据的集中式存储。常用架构如下：

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    使用共享存储时，MySQL服务器能够正常挂载文件系统并操作，如果主库发生宕机，备库可以挂载相同的文件系统，保证主库和备库使用相同的数据。

     

    优点：

    • 两节点即可，部署简单，切换逻辑简单

    • 很好的保证数据的强一致性

    • 不会因为MySQL的逻辑错误发生数据不一致的情况

     

    缺点：

    • 需要考虑共享存储的高可用

    • 价格昂贵

     

       DRBD磁盘复制

     

    DRBD是一种基于软件、基于网络的块复制存储解决方案，主要用于对服务器之间的磁盘、分区、逻辑卷等进行数据镜像，当用户将数据写入本地磁盘时，还会将数据发送到网络中另一台主机的磁盘上，这样的本地主机(主节点)与远程主机(备节点)的数据就可以保证实时同步。常用架构如下：

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    当本地主机出现问题，远程主机上还保留着一份相同的数据，可以继续使用，保证了数据的安全。

     

    DRBD是Linux内核模块实现的快级别的同步复制技术，可以与SAN达到相同的共享存储效果。

     

    优点：

    • 两节点即可，部署简单，切换逻辑简单

    • 相比于SAN储存网络，价格低廉

    • 保证数据的强一致性

     

    缺点：

    • 对IO性能影响较大

    • 从库不提供读操作

     

    5、分布式协议

     

    分布式协议可以很好地解决数据一致性问题。比较常见的方案如下：

     

       MySQL Cluster

     

    MySQL Cluster是官方集群的部署方案，通过使用NDB存储引擎实时备份冗余数据，实现数据库的高可用性和数据一致性。

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    优点：

    • 全部使用官方组件，不依赖于第三方软件

    • 可以实现数据的强一致性

     

    缺点：

    • 国内使用的较少

    • 配置较复杂，需要使用NDB储存引擎，与MySQL常规引擎存在一定差异

    • 至少三节点

     

       Galera

     

    基于Galera的MySQL高可用集群， 是多主数据同步的MySQL集群解决方案，使用简单，没有单点故障，可用性高。常见架构如下：

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    优点：

    • 多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性

    • 有成熟的社区，有互联网公司在大规模的使用

    • 自动故障转移，自动添加、剔除节点

     

    缺点：

    • 需要为原生MySQL节点打wsrep补丁

    • 只支持innodb储存引擎

    • 至少三节点

     

       Paxos

     

    Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个值（决议）达成一致。这个算法被认为是同类算法中最有效的。Paxos与MySQL相结合可以实现在分布式的MySQL数据的强一致性。常见架构如下：

     

    10款常见MySQL高可用方案选型解读

     

    优点：

    • 多主写入，无延迟复制，能保证数据强一致性

    • 有成熟理论基础

    • 自动故障转移，自动添加、剔除节点

     

    缺点：

    • 只支持InnoDB储存引擎

    • 至少三节点

       

    总结

     

    随着人们对数据一致性要求不断的提高，越来越多的方法被尝试用来解决分布式数据一致性的问题，如MySQL自身的优化、MySQL集群架构的优化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等。

     

    而使用分布式算法用来解决MySQL数据库数据一致性问题的方法，也越来越被人们所接受，一系列成熟的产品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越来越多的被大规模使用。

     

    随着官方MySQL Group Replication的GA，使用分布式协议来解决数据一致性问题已经成为了主流的方向。期望越来越多优秀的解决方案被提出，MySQL高可用问题也可以被更好的解决。


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