mysql 高可用方案漫谈（一）

引言：

基本架构:

      目前使用最为广泛的实例架构是采用一主一备 share-nothing 的结构。数据链路支持RLB + dbnode 与 RLB + proxy + dbnode 两种。为简便起见，本文以proxy 链路，引擎为innodb 的实例为例介绍。
    

      主备同步模式支持半同步，与异步两种方式，强同步在mysql5.7中将被支持。

      这里简要介绍下三种同步方式的区别：

      异步模式：主库收到commit 请求后，依次执行：写redo log prepare，写入binlog，写redo log commit，返回客户端成功。

      半同步模式：主库收到commit 后，依次执行 redo log prepare，写binlog/发往备库(两个步骤并行)，等待备库回复收到ack，redo log commit，给用户回复成功。

      强同步模式：主库收到commit 后，依次执行 redo log prepare，写binlog/发往备库（并行），等待备库fsync到磁盘后，redo log commit ，给用户恢复成功。

      以上步骤中，写入redo log 步骤受参数innodb_flush_log_at_trx_commit 影响。 分为0，1，2三种设置，具体含义这里不再赘述。写入binlog 步骤受 sync_binlog 参数影响，具体数字含义，也不再赘述。在两个参数双1 条件下，数据最为安全可靠，性能略有下降。本文假设我们都是设置在双1条件下。

健康检测与切换类型：

健康检测：

      HA 使用update 语句对mysql 实例分别通过VIP，物理IP进行检测，这样检测的优点是可以检测从VIP到用户实例主库的整条链路的可用性，同时配合备库的io线程的健康状况，避免HA到用户主库网络故障情况下，主库实例健康时的误判。

      HA 每次update 成功时，HA都将主库的时间戳记录到HA当中，同时更新主备库的心跳表，让备库同步主库写入的时间戳，当发生切换时，对比HA中与实例备库中保存的时间戳，可以得到备库大致的延迟。作为主备延迟的判断依据之一。

当实例发生连接超时，连接重置，更新超时，socket超时时都被称作故障切换。

普通切换

      当发生mysql实例版本升级，规格升级，刷新实例参数等情况时，需要对实例做主备切换。切换基本步骤如下：

• 预检查主备延迟，如果延迟较大，那么直接退出切换，等待下次切换。
• 如果延迟在一定范围内，那么进入切换流程，调用proxy api 切换VIP 指向备库。Proxy 此时会hold 住用户新的连接和请求，不会访问备库（桥接）。关于桥接的具体详情可以参考proxy 技术方案的文章。
• kill 主库连接，设置read_only参数为ON。等待主库瞬间连接上来的事务结束。
• 读取主库master binlog 的位点信息，等待备库同步到该位点，由于之前进行过预等待所以此步骤不会等待很长时间，根据实际运行中数据观察可以控制在数秒以内。
• 备库打开read_only 为OFF
• 调用proxy api 放开用户连接的请求。整个切换过程不会超过10S，用户会感觉到服务器卡住一小段时间后，恢复正常。

故障切换

      mysql实例发生故障的环节可能多种多样，这里仅以主备库采用异步复制模式，并且主库所在主机故障导致的切换为例来讲解基本的故障恢复流程，其他类型的故障后面会再综合介绍。

• 当主库自身发生故障时，HA连接主机后，返回的错误类型是连接超时，或者收到主库返回的rst包，那么进入切换流程。
• 检查备库延迟自身SQL线程延迟，如果有延迟，那么不切换，等待备库应用relaylog。
• 当备库SQL线程没延迟后，尝试连接主库，获取主库master binlog，如果能够获取，那么就等待备库跟上主库到该位点。如果不能获取（一般都是如此），那么对比主备库时间戳，如果时间戳在一定范围内（主备可能存在数据不一致），那么根据用户指定的策略决定是否切换。

A, 如果用户指定可用性优先，那么HA会将用户连接切换至备库，数据可能丢失，已经通报给用户。

B, 如果用户指定可靠性优先，那么不会切换VIP，人工介入重启主库或主实例，或拷贝redo log，修复数据，确保主备一致后，提供服务。

      由于异步模式在有主备IO线程延迟情况下可能存在数据丢失，我们数据库内核组专门开发了double binlog 复制方式，用于专门判断在切换时是否存在数据丢失，如果存在，那么可靠性优先条件下不切换，可用性优先条件下可以切换。

      在用户指定了半同步模式下，也有可能导致主备数据不一致，但是不会引起数据丢失（数据丢失的定义是用户commit 后收到成功的回复，但是数据库内没有该数据。对于执行超时，或者执行异常，客户端认为是unknown状态，那么数据库可以选择丢弃该事务，或者应用该事务）。Semi-sync条件下，主备故障切换后，备库按照新主库备份集来重新搭建，确保主备数据一致。

其他故障切换：
    

      以上图中各处都有可能发生故障，那么对于不同的故障情况，都要分别逐一考虑，目前HA从整体上已经保证了以上各种故障条件下，可以在用户指定策略下按预期切换。考虑篇幅过长，每种情况的分析放在下次分享中，这里暂不作介绍。

HA 自身高可用与高可靠

      HA 通过多台机器采用多MASTER结构平衡负载，每台HA负责该region的一部分实例，并动态平衡，同时如果有一台HA发生故障，那么其他HA机器会争抢该dead HA所负责实例，然后再次平衡负载，实现方法既可以很简单，也可以很复杂， ha 这里由于考虑多单元部署的成本问题，使用metaDB中一个表作为负载均衡器，使用另外一张表作为HA心跳表，同时metaDB 使用一主多备方案，避免单点故障。整体上解决了HA 自身的高可用问题。

总结：

      本片主要简单讨论了HA for mysql 异步复制条件下基本切换流程， 没有介绍各种切换方式的优缺点及各种讨论，以及半同步条件，for mssql, for pgsql 条件下的切换，业内其他厂商如何解决数据库可靠性与可用性问题的相关内容。敬请期待。