背景
为了创建高可用数据库系统，传统的实现方式是创建一个或多个备用的数据库实例，原有的数据库实例通常称为主库master，其它备用的数据库实例称为备库或从库slave。当master故障无法正常工作后，slave就会接替其工作，保证整个数据库系统不会对外中断服务。master与slaver的切换不管是主动的还是被动的都需要外部干预才能进行，这与数据库内核本身是按照单机来设计的理念悉悉相关，并且数据库系统本身也没有提供管理多个实例的能力，当slave数目不断增多时，这对数据库管理员来说就是一个巨大的负担。
MySQL的传统主从复制机制
MySQL传统的高可用解决方案是通过binlog复制来搭建主从或一主多从的数据库集群。主从之间的复制模式支持异步模式(async replication)和半同步模式(semi-sync replication)。无论哪种模式下，都是主库master提供读写事务的能力，而slave只能提供只读事务的能力。在master上执行的更新事务通过binlog复制的方式传送给slave，slave收到后将事务先写入relay log，然后重放事务，即在slave上重新执行一次事务，从而达到主从机事务一致的效果。
- 基于异步复制的高可用方案存在主从不一致乃至丢失事务的风险，原因在于当master将事务写入binlog，然后复制给slave后并不等待slave回复即进行提交，若slave因网络延迟或其它问题尚未收到binlog日志，而此时master故障，应用切换到slave时，本来在master上已经提交的事务就会丢失，因其尚未传送到slave，从而导致主从之间事务不一致。
- 基于semi-sync复制的高可用方案也存在主备不一致的风险，原因在于当master将事务写入binlog，尚未传送给slave时master故障，此时应用切换到slave，虽然此时slave的事务与master故障前是一致的，但当主机恢复后，因最后的事务已经写入到binlog，所以在master上会恢复成已提交状态，从而导致主从之间的事务不一致。
Group Replication应运而生
为了应对事务一致性要求很高的系统对高可用数据库系统的要求，并且增强高可用集群的自管理能力，避免节点故障后的failover需要人工干预或其它辅助工具干预，MySQL5.7新引入了Group Replication，用于搭建更高事务一致性的高可用数据库集群系统。基于Group Replication搭建的系统，不仅可以自动进行failover，而且同时保证系统中多个节点之间的事务一致性，避免因节点故障或网络问题而导致的节点间事务不一致。此外还提供了节点管理的能力，真正将整个集群做为一个整体对外提供服务。
Group Replication的实现原理
Group Replication由至少3个或更多个节点共同组成一个数据库集群，事务的提交必须经过半数以上节点同意方可提交，在集群中每个节点上都维护一个数据库状态机，保证节点间事务的一致性。Group Replication基于分布式一致性算法Paxos实现，允许部分节点故障，只要保证半数以上节点存活，就不影响对外提供数据库服务，是一个真正可用的高可用数据库集群技术。 Group Replication支持两种模式，单主模式和多主模式。在同一个group内，不允许两种模式同时存在，并且若要切换到不同模式，必须修改配置后重新启动集群。 在单主模式下，只有一个节点可以对外提供读写事务的服务，而其它所有节点只能提供只读事务的服务，这也是官方推荐的Group Replication复制模式。单主模式的集群如下图所示：
MySQL Group Replication是建立在基于Paxos的XCom之上的，正因为有了XCom基础设施，保证数据库状态机在节点间的事务一致性，才能在理论和实践中保证数据库系统在不同节点间的事务一致性。 Group Replication在通讯层曾经历过一次比较大的变动，早期通讯层采用是的Corosync，而后来才改为XCom。
此外MySQL Group Replication对于通讯基础设施还有一些更高的要求，最终选择自研xcom，包括以下特性：
- 闭环(closed group)：只有组内成员才能给组成员发送消息，不接受组外成员的消息。
- 消息全局有序(total order)：所有XCOM传递的消息是全局有序(在多主集群中或是偏序)，这是构建MySQL 一致性状态机的基础。
- 消息的安全送达(Safe Delivery)：发送的消息必须传送给所有非故障节点，必须在多数节点确认收到后方可通知上层应用。
- 视图同步(View Synchrony)：在成员视图变化之前，每个节点都以相同的顺序传递消息，这保证在节点恢复时有一个同步点。实际上，组复制并不强制要求消息传递必须在同一个节点视图中。
总结
MySQL Group Replication旨在打造一款事务强一致性金融级的高可用数据库集群产品，目前还存在一些功能限制和不足，但它是未来数据库发展的一个趋势，从传统的主从复制到构建数据库集群，MySQL也在不断的前进，随着产品的不断完善和发展，必将成为引领未来数据库系统发展的潮流。
