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，數據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，那么可以認為數據是一致的。但是由于網絡波動等一些客觀原因，導致半同步復制發生超時而切換為異步復制，這時便不能保證數據的一致性。所以盡可能的保證半同步復制，就可以提高數據的一致性。

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

可參考的優化方案如下：

半同步復制由于發生超時后，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行的進度。另外一條異步復制通道開始追補從機落后的數據。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生網絡問題退化后，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，關閉與文件服務器的半同步復制通道。

優點：

• 雙節點，需求資源少，部署簡單

• 架構簡單，沒有選主的問題，直接切換即可

• 相比于原生復制，優化后的半同步復制更能保證數據的一致性

缺點：

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

• 依舊依賴于半同步復制，沒有從根本上解決數據一致性問題

3、高可用架構優化

將雙節點數據庫擴展到多節點數據庫，或者多節點數據庫集群。可以根據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于單從半同步復制的可靠性。并且多節點同時宕機的幾率也要小于單節點宕機的幾率，所以多節點架構在一定程度上可以認為高可用性是好于雙節點架構。

但由于數據庫數量較多，所以需要數據庫管理軟件來保證數據庫的可維護性。可以選擇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節點，當master出現故障時，它可以自動將最新數據的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據。

MHA也可以擴展到如下的多節點集群：

優點：

• 可以進行故障的自動檢測和轉移

• 可擴展性較好，可以根據需要擴展MySQL的節點數量和結構

• 相比于雙節點的MySQL復制，三節點/多節點的MySQL發生不可用的概率更低

缺點：

• 至少需要三節點，相對于雙節點需要更多的資源

• 邏輯較為復雜，發生故障后排查問題，定位問題更加困難

• 數據一致性仍然靠原生半同步復制保證，仍然存在數據不一致的風險

• 可能因為網絡分區發生腦裂現象。

ZooKeeper使用分布式算法保證集群數據的一致性，使用ZooKeeper可以有效的保證Proxy的高可用性，可以較好地避免網絡分區現象的產生。

優點：

• 較好的保證了整個系統的高可用性，包括Proxy、MySQL

• 擴展性較好，可以擴展為大規模集群

缺點：

• 數據一致性仍然依賴于原生的mysql半同步復制

• 引入ZK，整個系統的邏輯變得更加復雜

4、共享存儲

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

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絡（與LAN相比）連接，通過這種連接實現數據的集中式存儲。常用架構如下：

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

優點：

• 兩節點即可，部署簡單，切換邏輯簡單

• 很好的保證數據的強一致性

• 不會因為MySQL的邏輯錯誤發生數據不一致的情況

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、邏輯卷等進行數據鏡像，當用戶將數據寫入本地磁盤時，還會將數據發送到網絡中另一臺主機的磁盤上，這樣的本地主機(主節點)與遠程主機(備節點)的數據就可以保證實時同步。常用架構如下：

當本地主機出現問題，遠程主機上還保留著一份相同的數據，可以繼續使用，保證了數據的安全。

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

優點：

• 兩節點即可，部署簡單，切換邏輯簡單

• 相比于SAN儲存網絡，價格低廉

• 保證數據的強一致性

缺點：

• 對IO性能影響較大

• 從庫不提供讀操作

5、分布式協議

分布式協議可以很好地解決數據一致性問題。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據，實現數據庫的高可用性和數據一致性。

優點：

• 全部使用官方組件，不依賴于第三方軟件

• 可以實現數據的強一致性

缺點：

• 國內使用的較少

• 配置較復雜，需要使用NDB儲存引擎，與MySQL常規引擎存在一定差異

• 至少三節點

基于Galera的MySQL高可用集群， 是多主數據同步的MySQL集群解決方案，使用簡單，沒有單點故障，可用性高。常見架構如下：

優點：

• 多主寫入，無延遲復制，能保證數據強一致性

• 有成熟的社區，有互聯網公司在大規模的使用

• 自動故障轉移，自動添加、剔除節點

缺點：

• 需要為原生MySQL節點打wsrep補丁

• 只支持innodb儲存引擎

• 至少三節點

Paxos算法解決的問題是一個分布式系統如何就某個值（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相結合可以實現在分布式的MySQL數據的強一致性。常見架構如下：

優點：

• 多主寫入，無延遲復制，能保證數據強一致性

• 有成熟理論基礎

• 自動故障轉移，自動添加、剔除節點

缺點：

• 只支持InnoDB儲存引擎

• 至少三節點

   

總結

隨著人們對數據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據一致性的問題，如MySQL自身的優化、MySQL集群架構的優化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等。

而使用分布式算法用來解決MySQL數據庫數據一致性問題的方法，也越來越被人們所接受，一系列成熟的產品如PhxSQL、MariaDB Galera Cluster、Percona XtraDB Cluster等越來越多的被大規模使用。

隨著官方MySQL Group Replication的GA，使用分布式協議來解決數據一致性問題已經成為了主流的方向。期望越來越多優秀的解決方案被提出，MySQL高可用問題也可以被更好的解決。