MySQL高可用方案選型參考

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本次專題是 MySQL高可用方案選型，這個專題想必有不少同窗感興趣。

高可用的意義以及各類不一樣高可用等級相應的停機時間我就沒必要多說了，直接進入主題。

可選MySQL高可用方案

MySQL的各類高可用方案，大可能是基於如下幾種基礎來部署的：

1. 基於主從複製；

2. 基於Galera協議；

3. 基於NDB引擎；

4. 基於中間件/proxy；

5. 基於共享存儲；

6. 基於主機高可用；

在這些可選項中，最多見的就是基於主從複製的方案，其次是基於Galera的方案，咱們重點說說這兩種方案。其他幾種方案在生產上用的並很少，咱們只簡單說下。

基於主從複製的高可用方案

雙節點主從 + keepalived/heartbeat

通常來講，中小型規模的時候，採用這種架構是最省事的。
兩個節點能夠採用簡單的一主一從模式，或者雙主模式，而且放置於同一個VLAN中，在master節點發生故障後，利用keepalived/heartbeat的高可用機制實現快速切換到slave節點。

在這個方案裏，有幾個須要注意的地方：

• 採用keepalived做爲高可用方案時，兩個節點最好都設置成BACKUP模式，避免由於意外狀況下（好比腦裂）相互搶佔致使往兩個節點寫入相同數據而引起衝突；

• 把兩個節點的auto_increment_increment（自增起始值）和auto_increment_offset（自增步長）設成不一樣值。其目的是爲了不master節點意外宕機時，可能會有部分binlog未能及時複製到slave上被應用，從而會致使slave新寫入數據的自增值和原先master上衝突了，所以一開始就使其錯開；固然了，若是有合適的容錯機制能解決主從自增ID衝突的話，也能夠不這麼作；

• slave節點服務器配置不要太差，不然更容易致使複製延遲。做爲熱備節點的slave服務器，硬件配置不能低於master節點；

• 若是對延遲問題很敏感的話，可考慮使用MariaDB分支版本，或者直接上線MySQL 5.7最新版本，利用多線程複製的方式能夠很大程度下降複製延遲；

• 對複製延遲特別敏感的另外一個備選方案，是採用semi sync replication（就是所謂的半同步複製）或者後面會提到的PXC方案，基本上無延遲，不過事務併發性能會有不小程度的損失，須要綜合評估再決定；

• keepalived的檢測機制須要適當完善，不能僅僅只是檢查mysqld進程是否存活，或者MySQL服務端口是否可通，還應該進一步作數據寫入或者運算的探測，判斷響應時間，若是超過設定的閾值，就能夠啓動切換機制；

• keepalived最終肯定進行切換時，還須要判斷slave的延遲程度。須要事先定好規則，以便決定在延遲狀況下，採起直接切換或等待何種策略。直接切換可能由於複製延遲有些數據沒法查詢到而重複寫入；

• keepalived或heartbeat自身都沒法解決腦裂的問題，所以在進行服務異常判斷時，能夠調整判斷腳本，經過對第三方節點補充檢測來決定是否進行切換，可下降腦裂問題產生的風險。

雙節點主從+keepalived/heartbeat方案架構示意圖見下：
圖解：MySQL雙節點（單向/雙向主從複製），採用keepalived實現高可用架構。

多節點主從+MHA/MMM

多節點主從，能夠採用一主多從，或者雙主多從的模式。
這種模式下，能夠採用MHA或MMM來管理整個集羣，目前MHA應用的最多，優先推薦MHA，最新的MHA也已支持MySQL 5.6的GTID模式了，是個好消息。
MHA的優點很明顯：

• 開源，用Perl開發，代碼結構清晰，二次開發容易；

• 方案成熟，故障切換時，MHA會作到較嚴格的判斷，儘可能減小數據丟失，保證數據一致性；

• 提供一個通用框架，可根據本身的狀況作自定義開發，尤爲是判斷和切換操做步驟；

• 支持binlog server，可提升binlog傳送效率，進一步減小數據丟失風險。

不過MHA也有些限制：

• 須要在各個節點間打通ssh信任，這對某些公司安全制度來講是個挑戰，由於若是某個節點被***攻破的話，其餘節點也會跟着遭殃；

• 自帶提供的腳本還須要進一步補充完善，固然了，通常的使用仍是夠用的。

多節點主從+etcd/zookeeper

在大規模節點環境下，採用keepalived或者MHA做爲MySQL的高可用管理仍是有些複雜或麻煩。
首先，這麼多節點若是沒有采用配置服務來管理，必然雜亂無章，線上切換時很容易誤操做。
在較大規模環境下，建議採用etcd/zookeeper管理集羣，可實現快速檢測切換，以及便捷的節點管理。

基於Galera協議的高可用方案

Galera是Codership提供的多主數據同步複製機制，能夠實現多個節點間的數據同步複製以及讀寫，而且可保障數據庫的服務高可用及數據一致性。
基於Galera的高可用方案主要有MariaDB Galera Cluster和Percona XtraDB Cluster（簡稱PXC），目前PXC用的會比較多一些。
PXC的架構示意圖見下：
(圖片源自網絡)，圖解：在底層採用wsrep接口實現數據在多節點間的同步複製。

(圖片源自網絡)，圖解：在PXC中，一次數據寫入在各個節點間的驗證/回滾流程。

PXC的優勢

• 服務高可用；

• 數據同步複製(併發複製)，幾乎無延遲；

• 多個可同時讀寫節點，可實現寫擴展，不過最好事先進行分庫分表，讓各個節點分別寫不一樣的表或者庫，避免讓galera解決數據衝突；

• 新節點能夠自動部署，部署操做簡單；

• 數據嚴格一致性，尤爲適合電商類應用；

• 徹底兼容MySQL；

雖然有這麼多好處，但也有些侷限性：

• 只支持InnoDB引擎；

• 全部表都要有主鍵；

• 不支持LOCK TABLE等顯式鎖操做；

• 鎖衝突、死鎖問題相對更多；

• 不支持XA；

• 集羣吞吐量/性能取決於短板；

• 新加入節點採用SST時代價高；

• 存在寫擴大問題；

• 若是併發事務量很大的話，建議採用InfiniBand網絡，下降網絡延遲；

事實上，採用PXC的主要目的是解決數據的一致性問題，高可用是順帶實現的。由於PXC存在寫擴大以及短板效應，併發效率會有較大損失，相似semi sync replication機制。

其餘高可用方案

• 基於NDB Cluster，因爲NDB目前仍有很多缺陷和限制，不建議在生產環境上使用；

• 基於共享存儲，一方面須要不太差的存儲設備，另外共享存儲可也會成爲新的單點，除非採用基於高速網絡的分佈式存儲，相似RDS的應用場景，架構方案就更復雜了，成本也可能更高；

• 基於中間件(Proxy)，如今可靠的Proxy選擇並很少，並且沒有通用的Proxy，都有有所針對，好比有的專一解決讀寫分離，有的專一分庫分表等等，真正好用的Proxy通常要自行開發；

• 基於主機高可用，是指採用相似RHCS構建一個高可用集羣后，再部署MySQL應用的方案。老實說，我沒實際用過，但從側面瞭解到這種方案生產上用的並很少，可能也有些侷限性所致吧；

以DBA們的聰明才智，確定還有其餘我不知道的方案，也歡迎同行們間多多交流。