數(shù)據(jù)庫是所有應(yīng)用系統(tǒng)的核心，故保證數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行是所有企業(yè)日常工作的重中之重。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一旦出現(xiàn)問題無法提供服務(wù)，有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)都無法繼續(xù)工作。所以，一個成功的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)在高可用設(shè)計方面也是需要充分考慮的。下面就為大家介紹一下如何構(gòu)建一個高可用的MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

做過DBA或者是運(yùn)維的同學(xué)都應(yīng)該知道，任何設(shè)備或服務(wù)，存在單點就會帶來巨大風(fēng)險，因為這臺物理機(jī)一旦宕機(jī)或服務(wù)模塊crash，若在短時間內(nèi)無法找到替換的設(shè)備，勢必會影響整個應(yīng)用系統(tǒng)。因而如何保證不出現(xiàn)單點就是我們的重要工作，使用MySQL高可用方案可以很好地解決這個問題，一般有以下幾種：

一、利用MySQL自身的Replication來實現(xiàn)高可用

MySQL自帶的Replication就是我們常說的主從復(fù)制(AB復(fù)制)，通過對主服務(wù)器做一個從機(jī)，在主服務(wù)器宕機(jī)的情況下快速地將業(yè)務(wù)切換到從機(jī)上，保證應(yīng)用的正常使用。利用AB復(fù)制做高可用方案也分為幾種不同的架構(gòu)：

1、常規(guī)的MASTER---SLAVE解決方案

普通的MASTER---SLAVE是目前國內(nèi)外大多數(shù)中小型公司最常用的一種架構(gòu)方案，主要的好處就是簡單、使用設(shè)備較少(成本較低)、維護(hù)方便。這種架構(gòu)能解決單點的問題，而且還能在很大程度上解決系統(tǒng)的性能問題。在一個MASTER后面可以帶上一個或者多個的SLAVE(主從級聯(lián)復(fù)制)，不過這種架構(gòu)要求一個MASTER必須能夠滿足系統(tǒng)所有的寫請求，不然就需要做水平拆分分擔(dān)讀的壓力。

圖一

圖二

圖一到圖二展示的是：解決單點問題和利用讀寫分離達(dá)到提高性能的過程。

2、DUAL MASTER與級聯(lián)復(fù)制結(jié)合

雙主多從是在上面的方案中衍生而來的一種更加合理的方案。這個方案的好處是：當(dāng)兩個主服務(wù)器中任何一個掛掉時，整個架構(gòu)都不用做大的調(diào)整。 

圖三 

圖四

圖五

這個過程如上圖所示。但圖五這種情況比較特殊，即MASTER-B宕機(jī)的話怎么辦呢?首先可以確定的是我們的所有Write請求都不會受到任何影響，而且所有的Read請求也都能夠正常訪問;但所有Slave的復(fù)制都會中斷，Slave上面的數(shù)據(jù)會開始出現(xiàn)滯后的現(xiàn)象。這時候我們需要做的就是將所有的Slave進(jìn)行CHANGE MASTER TO操作，改為從Master A進(jìn)行復(fù)制。由于所有Slave的復(fù)制都不可能超前最初的數(shù)據(jù)源，所以可以根據(jù)Slave上面的Relay Log中的時間戳信息與Master A中的時間戳信息進(jìn)行對照，來找到準(zhǔn)確的復(fù)制起始點，從而避免造成數(shù)據(jù)的丟失。

二、利用MYSQL CLUSTER實現(xiàn)整體的高可用

就目前而言，利用MYSQL CLUSTER實現(xiàn)整體的高可用(即NDB CLUSTER)的方案在國內(nèi)的公司并沒有很普及。NDB CLUSTER節(jié)點實際上就是一個多節(jié)點的MySQL服務(wù)器，但是并不包含數(shù)據(jù)，所以任何機(jī)器只要安裝了就可以使用。當(dāng)集群中某一個sql節(jié)點crash之后，因為節(jié)點不存具體的數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)不會丟失。如圖六： 

圖六

三、通過MySQL的衍生產(chǎn)品實現(xiàn)高可用

在目前MySQL實現(xiàn)高可用的衍生產(chǎn)品中，知名度的和普及度比較高的是GALERA CLUSTER和PERCONA XTRDB CLUSTER(PXC)。相關(guān)的內(nèi)容本文暫不展開講述，感興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)資料進(jìn)一步了解。這兩種集群的實現(xiàn)方式都是類似的，如圖七、圖八：

圖七

圖八

四、各種高可用方案的利弊比較

在前面各種高可用設(shè)計方案的介紹中讀者們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不管是哪一種方案，都存在自己獨特的優(yōu)勢，但也都或多或少存在一些限制。這一節(jié)將針對上面的幾種主要方案做一個利弊分析，以供大家選擇過程中參考。

1、MySQL Replication

優(yōu)勢：部署簡單，實施方便，維護(hù)也不復(fù)雜，是MySQL天生就支持的功能。且主備機(jī)之間切換方便，通過第三方軟件或者自行編寫的腳本即可自動完成主備切換。

劣勢：如果Master主機(jī)硬件故障且無法恢復(fù)，則可能造成部分未傳送到Slave端的數(shù)據(jù)丟失。

2、MySQL Cluster (NDB)

優(yōu)勢：可用性非常高，性能非常好。每一份數(shù)據(jù)至少在不同主機(jī)上面存在一份拷貝，且冗余數(shù)據(jù)拷貝實時同步。

劣勢：維護(hù)較為復(fù)雜，產(chǎn)品較新，存在部分bug，目前還不一定適用于比較核心的線上系統(tǒng)。

3、GALERA CLUSTER和PERCONA XTRDB CLUSTER(PXC)

優(yōu)勢：可靠性非常高，所有節(jié)點可以同時讀寫每一份數(shù)據(jù)，至少在不同主機(jī)上面存在一份拷貝，且冗余數(shù)據(jù)拷貝實時同步。

劣勢：隨著集群的規(guī)模擴(kuò)大，性能會越來越差。

4、 不得不提的DRBD磁盤網(wǎng)絡(luò)鏡像方案

從架構(gòu)上來說，它有點類似Replication，只是它是通過第三方的軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步的過程，可靠性比Replication更高，但是也犧牲了性能。

優(yōu)勢：軟件功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)在底層塊設(shè)備級別跨物理主機(jī)鏡像，且可根據(jù)性能和可靠性要求配置不同級別的同步。IO操作保持順序，可滿足數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)一致性的苛刻要求。

劣勢：非分布式文件系統(tǒng)環(huán)境無法支持鏡像數(shù)據(jù)同時可見，即性能和可靠性兩者相互矛盾，無法適用于對二者要求都比較苛刻的環(huán)境。維護(hù)成本高于MySQL Replication。

說完了各種常用架構(gòu)的優(yōu)缺點后，剩下的就是如何選擇合適的架構(gòu)在現(xiàn)實的生產(chǎn)環(huán)境中使用的問題。在這方面每個人都有自己的想法和經(jīng)驗，具體哪個方案是最優(yōu)的就見仁見智了。在日常的工作中架構(gòu)的完善并不是一蹴而就，而是一個不斷演變優(yōu)化完善的過程。

個推在數(shù)據(jù)庫方面也經(jīng)歷了從單點到主從再到主從+高可用的過程，同時也經(jīng)歷了從單一的MySQL+redis到MySQL+redis+es，最后到現(xiàn)在MySQL+redis+es+codis等等的演變。每一次的演變都是為了解決生產(chǎn)環(huán)境下的實際問題和痛點。單從MySQL來說任何一個架構(gòu)都無法解決所有的問題(痛點)，都需要根據(jù)實際的情況選擇一個合適架構(gòu)。MySQL集群實現(xiàn)的方案非常靈活多變，對于MySQL工作者來說如何選擇一個合適的架構(gòu)也是一種挑戰(zhàn)，同時也是我們不斷鉆研和學(xué)習(xí)MySQL的動力。