常見的MySQL高可用方案有哪些

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這篇文章主要介紹了常見的 MySQL 高可用方案有哪些的相關(guān)知識，內(nèi)容詳細(xì)易懂，操作簡單快捷，具有一定借鑒價值，相信大家閱讀完這篇常見的 MySQL 高可用方案有哪些文章都會有所收獲，下面我們一起來看看吧。

1. 概述

我們在考慮 MySQL 數(shù)據(jù)庫的高可用的架構(gòu)時，主要要考慮如下幾方面：

如果數(shù)據(jù)庫發(fā)生了宕機(jī)或者意外中斷等故障，能盡快恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的可用性，盡可能的減少停機(jī)時間，保證業(yè)務(wù)不會因?yàn)閿?shù)據(jù)庫的故障而中斷。

用作備份、只讀副本等功能的非主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)應(yīng)該和主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時或者最終保持一致。

當(dāng)業(yè)務(wù)發(fā)生數(shù)據(jù)庫切換時，切換前后的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容應(yīng)當(dāng)一致，不會因?yàn)閿?shù)據(jù)缺失或者數(shù)據(jù)不一致而影響業(yè)務(wù)。

關(guān)于對高可用的分級在這里我們不做詳細(xì)的討論，這里只討論常用高可用方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及高可用方案的選型。

2. 高可用方案 2.1. 主從或主主半同步復(fù)制

使用雙節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，搭建單向或者雙向的半同步復(fù)制。在 5.7 以后的版本中，由于 lossless replication、logical 多線程復(fù)制等一些列新特性的引入，使得 MySQL 原生半同步復(fù)制更加可靠。

常見架構(gòu)如下：

通常會和 proxy、keepalived 等第三方軟件同時使用，即可以用來監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的健康，又可以執(zhí)行一系列管理命令。如果主庫發(fā)生故障，切換到備庫后仍然可以繼續(xù)使用數(shù)據(jù)庫。

優(yōu)點(diǎn)：

架構(gòu)比較簡單，使用原生半同步復(fù)制作為數(shù)據(jù)同步的依據(jù)；

雙節(jié)點(diǎn)，沒有主機(jī)宕機(jī)后的選主問題，直接切換即可；

雙節(jié)點(diǎn)，需求資源少，部署簡單；

缺點(diǎn)：

完全依賴于半同步復(fù)制，如果半同步復(fù)制退化為異步復(fù)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(jī)制。

2.2. 半同步復(fù)制優(yōu)化

半同步復(fù)制機(jī)制是可靠的。如果半同步復(fù)制一直是生效的，那么便可以認(rèn)為數(shù)據(jù)是一致的。但是由于網(wǎng)絡(luò)波動等一些客觀原因，導(dǎo)致半同步復(fù)制發(fā)生超時而切換為異步復(fù)制，那么這時便不能保證數(shù)據(jù)的一致性。所以盡可能的保證半同步復(fù)制，便可提高數(shù)據(jù)的一致性。

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

可參考的優(yōu)化方案如下：

2.2.1. 雙通道復(fù)制

半同步復(fù)制由于發(fā)生超時后，復(fù)制斷開，當(dāng)再次建立起復(fù)制時，同時建立兩條通道，其中一條半同步復(fù)制通道從當(dāng)前位置開始復(fù)制，保證從機(jī)知道當(dāng)前主機(jī)執(zhí)行的進(jìn)度。另外一條異步復(fù)制通道開始追補(bǔ)從機(jī)落后的數(shù)據(jù)。當(dāng)異步復(fù)制通道追趕到半同步復(fù)制的起始位置時，恢復(fù)半同步復(fù)制。

2.2.2. binlog 文件服務(wù)器

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

優(yōu)點(diǎn)：

雙節(jié)點(diǎn)，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(fù)制，優(yōu)化后的半同步復(fù)制更能保證數(shù)據(jù)的一致性。

缺點(diǎn)：

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(fù)制，沒有從根本上解決數(shù)據(jù)一致性問題。

2.3. 高可用架構(gòu)優(yōu)化

將雙節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展到多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，或者多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫集群。可以根據(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(fù)制，存在接收到一個從機(jī)的成功應(yīng)答即認(rèn)為半同步復(fù)制成功的特性，所以多從半同步復(fù)制的可靠性要優(yōu)于單從半同步復(fù)制的可靠性。并且多節(jié)點(diǎn)同時宕機(jī)的幾率也要小于單節(jié)點(diǎn)宕機(jī)的幾率，所以多節(jié)點(diǎn)架構(gòu)在一定程度上可以認(rèn)為高可用性是好于雙節(jié)點(diǎn)架構(gòu)。

但是由于數(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(hù)性。可以選擇 MMM、MHA 或者各個版本的 proxy 等等。常見方案如下：

2.3.1. MHA+ 多節(jié)點(diǎn)集群

MHA Manager 會定時探測集群中的 master 節(jié)點(diǎn)，當(dāng) 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(yīng)用程序完全透明。

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

MHA 也可以擴(kuò)展到如下的多節(jié)點(diǎn)集群：

優(yōu)點(diǎn)：

可以進(jìn)行故障的自動檢測和轉(zhuǎn)移;
可擴(kuò)展性較好，可以根據(jù)需要擴(kuò)展 MySQL 的節(jié)點(diǎn)數(shù)量和結(jié)構(gòu);
相比于雙節(jié)點(diǎn)的 MySQL 復(fù)制，三節(jié)點(diǎn) / 多節(jié)點(diǎn)的 MySQL 發(fā)生不可用的概率更低

缺點(diǎn)：

至少需要三節(jié)點(diǎn)，相對于雙節(jié)點(diǎn)需要更多的資源;
邏輯較為復(fù)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(fù)制保證，仍然存在數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險;
可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)分區(qū)發(fā)生腦裂現(xiàn)象;

2.3.2. zookeeper+proxy

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，可以較好的避免網(wǎng)絡(luò)分區(qū)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

優(yōu)點(diǎn)：

較好的保證了整個系統(tǒng)的高可用性，包括 proxy、MySQL;
擴(kuò)展性較好，可以擴(kuò)展為大規(guī)模集群;

缺點(diǎn)：

數(shù)據(jù)一致性仍然依賴于原生的 mysql 半同步復(fù)制;
引入 zk，整個系統(tǒng)的邏輯變得更加復(fù)雜;

2.4. 共享存儲

共享存儲實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和存儲設(shè)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(fù)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。

2.4.1. SAN 共享儲存

SAN 的概念是允許存儲設(shè)備和處理器（服務(wù)器）之間建立直接的高速網(wǎng)絡(luò)（與 LAN 相比）連接，通過這種連接實(shí)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(wù)器能夠正常掛載文件系統(tǒng)并操作，如果主庫發(fā)生宕機(jī)，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(diǎn)：

兩節(jié)點(diǎn)即可，部署簡單，切換邏輯簡單；
很好的保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性；
不會因?yàn)?MySQL 的邏輯錯誤發(fā)生數(shù)據(jù)不一致的情況；

缺點(diǎn)：

需要考慮共享存儲的高可用；
價格昂貴；

2.4.2. DRBD 磁盤復(fù)制

DRBD 是一種基于軟件、基于網(wǎng)絡(luò)的塊復(fù)制存儲解決方案，主要用于對服務(wù)器之間的磁盤、分區(qū)、邏輯卷等進(jìn)行數(shù)據(jù)鏡像，當(dāng)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(luò)中另一臺主機(jī)的磁盤上，這樣的本地主機(jī) (主節(jié)點(diǎn)) 與遠(yuǎn)程主機(jī) (備節(jié)點(diǎn)) 的數(shù)據(jù)就可以保證實(shí)時同步。常用架構(gòu)如下：

當(dāng)本地主機(jī)出現(xiàn)問題，遠(yuǎn)程主機(jī)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(shí)現(xiàn)的快級別的同步復(fù)制技術(shù)，可以與 SAN 達(dá)到相同的共享存儲效果。

優(yōu)點(diǎn)：

兩節(jié)點(diǎn)即可，部署簡單，切換邏輯簡單；
相比于 SAN 儲存網(wǎng)絡(luò)，價格低廉；
保證數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性；

缺點(diǎn)：

對 io 性能影響較大；
從庫不提供讀操作；

2.5. 分布式協(xié)議

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

2.5.1. MySQL cluster

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

優(yōu)點(diǎn)：

全部使用官方組件，不依賴于第三方軟件；
可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性；

缺點(diǎn)：

國內(nèi)使用的較少；
配置較復(fù)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(diǎn)；

2.5.2. Galera

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(diǎn)故障，可用性高。常見架構(gòu)如下：

優(yōu)點(diǎn)：

多主寫入，無延遲復(fù)制，能保證數(shù)據(jù)強(qiáng)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(diǎn)；

缺點(diǎn)：

需要為原生 MySQL 節(jié)點(diǎn)打 wsrep 補(bǔ)丁
只支持 innodb 儲存引擎
至少三節(jié)點(diǎn)；

2.5.3. POAXS

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(dá)成一致。這個算法被認(rèn)為是同類算法中最有效的。Paxos 與 MySQL 相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)在分布式的 MySQL 數(shù)據(jù)的強(qiáng)一致性。常見架構(gòu)如下：

優(yōu)點(diǎn)：