上一篇《數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展性架構(gòu)實(shí)踐》聊的是數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)中的scalability實(shí)踐，并沒(méi)有解決availability與consistency的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如何折衷高可用與一致性的問(wèn)題呢？

前面的文章聊過(guò)，高可用的核心方法論是：冗余（replication） + 故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移（fail-over）。

最容易想到的，是數(shù)據(jù)庫(kù)主從集群，每份數(shù)據(jù)都進(jìn)行復(fù)制，每個(gè)實(shí)例都獨(dú)享 DISK/MEM/CPU 資源，避免實(shí)例之間的資源競(jìng)爭(zhēng)。

如上圖所示：

• 把整體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分復(fù)制了N份，每份之間數(shù)據(jù)都一樣；
• 每份數(shù)據(jù)的 DISK/MEM/CPU 都在一個(gè)DBMS進(jìn)程內(nèi)，部署在一臺(tái)服務(wù)器上；
• 每份數(shù)據(jù)的資源之間的沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)；

理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感，思路沒(méi)問(wèn)題，但實(shí)際執(zhí)行“復(fù)制”的過(guò)程中，會(huì)碰到一些問(wèn)題。

以MySQL為例，有3種常見的復(fù)制方式：

• 異步復(fù)制；
• 半同步復(fù)制；
• 組復(fù)制；

第一種，異步復(fù)制（Asynchronous Replication）

又叫主從復(fù)制（Primary-Secondary Replication），是互聯(lián)網(wǎng)公司用的最多的數(shù)據(jù)復(fù)制與數(shù)據(jù)庫(kù)集群化方法，它的思路是，從庫(kù)執(zhí)行串行化后的主庫(kù)事務(wù)。

其核心原理如上圖所示：

(1) 第一條時(shí)間線：主庫(kù)時(shí)間線；

• 主庫(kù)執(zhí)行事務(wù)
• 主庫(kù)事務(wù)串行化binlog
• binlog同步給從庫(kù)
• 主庫(kù)事務(wù)提交完成

(2) 第二條/第三條時(shí)間線：從庫(kù)時(shí)間線；

• 收到relay log
• 執(zhí)行和主庫(kù)一樣的事務(wù)
• 生成自己的binlog（還可以繼續(xù)二級(jí)從庫(kù)）
• 從庫(kù)事務(wù)提交完成

從這個(gè)時(shí)間線可以看到：

• 主庫(kù)事務(wù)提交；
• 從庫(kù)事務(wù)執(zhí)行；

是并行執(zhí)行的，主庫(kù)并不能保證從庫(kù)的事務(wù)一定執(zhí)行成功，甚至不能保證從庫(kù)一定收到相關(guān)的請(qǐng)求，這也是其稱作“異步復(fù)制”的原因。

第二種，半同步復(fù)制（Semi-synchronous Replication）

為了解決異步復(fù)制中“不能保證從庫(kù)一定收到請(qǐng)求”等問(wèn)題，對(duì)異步復(fù)制做了升級(jí)。

其核心原理如上圖所示：

(1) 第一條時(shí)間線：主庫(kù)時(shí)間線；

• 主庫(kù)執(zhí)行事務(wù)
• 主庫(kù)事務(wù)串行化binlog
• binlog同步給從庫(kù)
• 等從庫(kù)確認(rèn)收到請(qǐng)求，主庫(kù)事務(wù)才提交完成

(2) 第二條/第三條時(shí)間線：從庫(kù)時(shí)間線；

• 收到relay log
• 執(zhí)行和主庫(kù)一樣的事務(wù)，并給主庫(kù)一個(gè)確認(rèn)
• 生成自己的binlog（還可以繼續(xù)二級(jí)從庫(kù)）
• 從庫(kù)事務(wù)提交完成

從這個(gè)時(shí)間線可以看到：

• 主庫(kù)收到從庫(kù)的ACK，才會(huì)提交；
• 從庫(kù)收到請(qǐng)求后，事務(wù)提交前，會(huì)給主庫(kù)一個(gè)ACK；

半同步復(fù)制存在什么問(wèn)題呢？

• 主庫(kù)的性能，會(huì)受到較大的影響，事務(wù)提交之前，中間至少要等待2個(gè)主從之間的網(wǎng)絡(luò)TTL；
• 從庫(kù)仍然有延時(shí)，主從之間數(shù)據(jù)仍然不一致；
• 主從角色有差異，主節(jié)點(diǎn)仍然是單點(diǎn)；

大數(shù)據(jù)量，高并發(fā)量的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，一般不使用“半同步復(fù)制”，更多的公司仍然使用“異步復(fù)制”的模式。

最后是MySQL5.7里，新提出的MySQL組復(fù)制。

第三種，組復(fù)制（MySQL Group Replication，MGR）

MGR有一些帥氣的能力：

• 解決了單點(diǎn)寫入的問(wèn)題，一個(gè)分組內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)都能夠?qū)懭耄?/li>
• 最終一致性，緩解了一致性問(wèn)題，可以認(rèn)為大部分實(shí)例的數(shù)據(jù)都是最新的；
• 高可用，系統(tǒng)故障時(shí)（即使是腦裂），系統(tǒng)依然可用；

如上圖所示：

• 首先，分組內(nèi)的MySQL實(shí)例不再是“主從”關(guān)系，而是對(duì)等的“成員”關(guān)系，故每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以寫入；
• 其次，增加了一個(gè)協(xié)商共識(shí)的認(rèn)證（certify）環(huán)節(jié)，多數(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致的事務(wù)才能提交；

畫外音：Garela也是此類機(jī)制。

結(jié)尾稍作總結(jié)，為了折衷數(shù)據(jù)庫(kù)高可用，一致性，性能等架構(gòu)設(shè)計(jì)要素，一般有三類常見復(fù)制方式：

• 異步復(fù)制，傳統(tǒng)主從，互聯(lián)網(wǎng)公司最常用；
• 半同步復(fù)制，從庫(kù)確認(rèn)，主庫(kù)才提交；
• 組復(fù)制，MySQL 5.7的新功能，核心在于分布式共識(shí)算法；

知其然，知其所以然。

思路比結(jié)論更重要。