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数据库高可用架构了解一下

简介: 看多了应用服务的高可用架构,我们来看看数据库的高可用吧。
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数据存储高可用的方案本质都是通过将数据复制到多个存储设备,通过数据冗余的方式来实现高可用。常见的高可用架构有主备、主从、主从切换、主主等接下来我们聊聊每种架构的优缺点。


主备架构


1、基本架构拓扑图如下

1.png


整体架构简单,几乎所有的数据库都提供了主备复制的功能,例如Mysql、Oracle、MongoDB等。在这种架构中备库主要承担数据备份的作用,不参与实际业务读写操作,如果把备机改成主机需要人工操作。


2、优缺点分析 主备架构的优点就是简单,具体表现有:


  • 对于客户端来说,不需要感知备机的存在,即使灾难恢复后,原来的备机被人工干预修改为主机,客户端只需要简单修改连接地址即可,应用架构不需要做任何改动;


  • 主机和备机只需要进行数据复制,不需要进行状态判断和主备切换这类复杂操作。


这种架构的缺点也比较明显:


  • 备机主要是用于数据备份,如果应用架构没有读写分离设计时会造成成本浪费


  • 故障后需要人工干预,无法自动恢复,而人工处理效率又比较低,恢复过程也容易出错。


主从架构


主从架构与主备架构只有一字之差,但是对于实际应用架构差距却很大。在主备架构中备库不参与业务操作,而在主从架构中从库是需要参与业务操作的,应用架构需要做读写分离,将写操作写入主库,而读操作从从库读。


1、主从基本架构拓扑图如下

2.png


2、优缺点分析 这种架构在少量写和大量读时非常有用。可以把读分摊到多个备库上,减少主库的压力,直到从库给主库造成了太大的负担,或者主从之间的带宽成为瓶颈为止。


相比于主备架构,它有如下优点:


  • 在主库故障时,读操作相关业务可以继续运行


  • 从库对外提供读能力,发挥了硬件的性能


  • 可以为不同的角色提供不同的从库


缺点:


  • 主从架构中从库需要提供读业务,如果主从复制延迟大,数据会出现不一致情况;


  • 应用架构需要做修改,一般会加入读写分离,复杂度比主备高;


  • 故障后需要人工干预,无法自动恢复,而人工处理效率又比较低,恢复过程也容易出错。


主从切换


上面两种架构都存在两个共同问题:


  • 主库故障后,无法进行写操作


  • 主库出了问题后需要人工干预才能将从库切换到主库,而人工切换又可能出现不及时或者切换故障的问题。


基于以上两个问题我们需要一个能自动切换的架构,当主库出了故障后能自动将从库切换成主库,无需运维人员干预。要实现主从切换架构必须要考虑一个关键点:必须要有一个机制能监测到数据库节点的运行状态,以此来决定是否切换。这种架构我们一般会引入一个第三方中介,数据库节点定时向第三方中介汇报自己的状态信息;或者第三方中介定时去数据库节点拉取数据库状态;


3.png


优点:


  • 解决了人工干预的问题,大大减少了故障时间,一定程度上保护了运维人员的人生安全


缺点:


  • 架构复杂,引入了第三方中介后又需要保证第三方中介的高可用。


这里推荐大家了解一下mysql的MHA架构,或者使用ZK、Keepalived自己搭建主从切换架构。


主主架构


主主架构又叫主主复制,两台数据库都是主库,互相将数据复制给对方,客户端可以挑选任意一台数据库进行读写操作。


4.png


相比于主从切换,主主架构有如下优点:


  • 两台数据库都是主库,不存在切换的概念


  • 客户端无需区分不同角色的主机,随便将读写操作发给哪台数据库。


  • 架构简单


但是允许向两台主数据库写入是一件很危险的事:


AB两台数据库采用自增长主键,A库插入用户后id是1,B库插入用户后id也是1,数据冲突


同时对数据库数据进行更新会出现大问题,加入AB库的表tb都有1个字段col,数值为1。如A库执行 update tb set col = col +1,B库执行update tb set col = col * 2,最终执行完一台数据的值变成了4,另一台数据库的值变成了3,而且没有任何复制错误,一旦出了问题需要好久才能定位。所以主主架构必须要保证数据能够双向复制,对数据的设计有严格的要求,一般适用于那些临时性,可丢失、可覆盖的数据场景。

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