TDSQL·专家篇·系统架构

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架构简介

高可用架构

在生产系统中，通常都需要用高可用方案来保证系统不间断运行，数据库作为系统数据存储和服务的核心能力，其可用要求高于计算服务资源。目前，数据库的高可用方案通常是让多个数据库服务协同工作，当一台数据库故障，余下的立即顶替上去工作，这样就可做到不中断服务或只中断很短时间；或者是让多台数据库同时提供服务，用户可以访问任意一台数据库，当其中一台数据库故障，立即更换访问另外数据库即可。
由于数据库中记录了数据，想要在多台数据库中切换，数据必须是同步的，所以数据同步技术是数据库高可用方案的基础。当前，数据复制有以下三种方式：

• 异步复制：应用发起更新（含增加、删除、修改操作）请求，Master 完成相应操作后立即响应应用，Master 向 Slave 异步复制数据。因此异步复制方式下，Slave 不可用不影响主库上的操作，而 Master 不可用有概率会引起数据不一致。
• 强同步复制：应用发起更新请求，Master 完成操作后向 Slave 复制数据，Slave 接收到数据后向 Master 返回成功信息，Master 接到 Slave 的反馈后再应答给应用。Master 向 Slave 复制数据是同步进行的，因此 Slave 不可用会影响 Master 上的操作，而 Master 不可用不会引起数据不一致。

  注意：

  使用“强同步”复制时，如果主库与备库之间网络中断或备库出现问题，主库也会被锁住（hang），而此时如果只有一个主库或一个备库，那么是无法做高可用方案的。因为单一服务器服务，如果故障会直接导致部分数据完全丢失，不符合金融级数据安全要求。

• 半同步复制：半同步复制是 google 提出的一种同步方案，其原理是正常情况下数据复制方式采用强同步复制方式，当 Master 向 Slave 复制数据出现异常的时候（Slave 不可用或者双节点间的网络异常）退化成异步复制。当异常恢复后，异步复制会恢复成强同步复制。半同步复制意味着 Master 不可用会有较小概率引起数据不一致。

常见高可用架构

• 共享存储方案：使用共享存储，如 SAN 存储。SAN 的原理是多台数据库服务器共享同一个存储区域，这样多台数据库都可以“读写”同一份数据。当主库发生故障时，第三方高可用软件把文件系统在备库上挂起，然后在备库上启动数据库即完成切换。
• 日志同步或流复制同步：数据库最常见复制模式，如 MySQL 数据库。每当写入数据，MySQL Master Server 将自己的 Binary Log 通过复制线程传输给 Slave，Slave 接收到 Binary Log 以后，依照 Binary Log 内容，写入相同数据到文件系统。目前 MySQL 已经提供：
  • 异步复制：异步复制可以确保得到快速的响应结构，但是不能确保二进制日志确实到达了 Slave 上，即无法保障数据一致性。
  • 半同步复制：（由 google 提供的同步插件）半同步复制对于客户的请求响应稍微慢点，在超时等情况下，会退化为异步，即基本保障数据一致性，但无法保证数据完全一致性。
• 基于触发器的同步：使用触发器记录数据变化，然后同步到另一台数据库上。
• 基于中间件的同步：系统不直接连接到底层数据库，而是连接到一个中间件，中间件把数据库变更发送到底层多台数据库上，从而完成数据同步。早几年，由于业务需求，数据库性能、同步机制等问题，某些软件开发商通常采用类似架构。

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