一、概述我们在考虑MySQL数据库的高可用架构时，主要考虑以下几个方面：可用性，尽可能减少宕机时间，保证业务不会中断由于数据库故障而中断。用于备份、只读副本等的非主节点的数据应与主节点的数据实时或最终保持一致。业务数据库切换时，切换前后的数据库内容要保持一致，不会因为数据丢失或数据不一致而影响业务。关于高可用的分类，这里不做详细讨论。这里只讨论常见高可用方案的优缺点和高可用方案的选择。二、高可用方案1、Master-slave或master-master半同步复制使用双节点数据库构建单向或双向半同步复制。在5.7之后的版本中，由于引入了无损复制、逻辑多线程复制等一系列新特性，MySQL原生的半同步复制更加可靠。常见的架构如下：通常与proxy、keepalived等第三方软件配合使用，可以用来监控数据库的健康状况，执行一系列的管理命令。如果主库出现故障，切换到备库后该数据库仍然可以使用。优点：架构比较简单，采用原生的半同步复制作为数据同步的基础；双节点，主机宕机后无选主问题，直接切换即可；双节点，资源需求少，易于部署；缺点：完全依赖于半同步复制，如果半同步复制退化为异步复制，则无法保证数据的一致性；需要额外考虑haproxy和keepalived的高可用机制。2、半同步复制优化半同步复制机制是可靠的。如果半同步复制一直有效，那么数据就可以认为是一致的。但由于网络波动、半同步复制超时切换到异步复制等客观原因，此时无法保证数据的一致性。因此，尽可能保证半同步复制可以提高数据的一致性。该方案同样采用双节点架构，但在原有半同步复制的基础上进行了功能优化，使得半同步复制机制更加可靠。可以参考的优化方案如下：(1)双通道复制的半同步复制超时断开。再次建立复制时，同时建立两个通道，其中一个半同步复制通道从当前位置开始复制。保证slave知道当前master执行的进度。另一个异步复制通道开始追赶从站的滞后数据。当异步复制通道赶上半同步复制开始时，恢复半同步复制。(2)binlog文件服务器建立两个半同步复制通道。连接文件服务器的半同步通道在正常情况下是不开启的。当主从半同步复制由于网络问题而降级时，与文件服务器的半同步复制通道被激活。当主从半同步复制恢复时，关闭与文件服务器的半同步复制通道。优点：双节点，所需资源少，部署简单；架构简单，没有选主问题，直接切换即可；与原生复制相比，优化后的半同步复制可以更好的保证数据的一致性。缺点：需要修改内核源码或使用mysql通讯协议。需要对源码有一定的了解，能够进行一定程度的二次开发。仍然依赖于半同步复制，并没有从根本上解决数据一致性问题。3、高可用架构优化，将双节点数据库扩展为多节点数据库，或多节点数据库集群。您可以根据需要选择一主两从集群、一主多从集群、多主多从集群。由于半同步复制有一个特点，当收到一个slave成功的响应就认为半同步复制成功，所以多slave半同步复制的可靠性要优于单slave半同步复制。同步复制。并且多节点同时宕机的概率也小于单节点宕机的概率，所以在一定程度上可以认为多节点架构比双节点架构更适合高可用。但是由于数据库数量众多，需要数据库管理软件来保证数据库的可维护性。你可以选择MMM、MHA或者各种版本的proxy等等。常见的解决方案如下：(1)MHA+多节点集群MHAManager会定时检测集群中的master节点。当master发生故障时，它可以自动将拥有最新数据的slave提升为新的master，然后所有其他slave重新指向新的master，整个故障转移过程对应用程序是完全透明的。MHANode运行在每台MySQL服务器上，主要功能是在切换时处理二进制日志，保证切换时尽可能少的丢失数据。MHA还可以扩展到以下多节点集群：优点：可以自动检测和转移故障；具有良好的扩展性，可以根据需要扩展MySQL节点的数量和结构；与两节点MySQL复制相比，三节点/多节点MySQL不可用的概率较低缺点：至少需要三个节点，比两个节点需要更多的资源；逻辑更复杂，故障发生后更难排查和定位问题；数据一致性仍然依赖于原生的半同步复制保证，仍然存在数据不一致的风险；网络分区可能会出现脑裂现象；(2)zookeeper+proxyZookeeper使用分布式算法保证集群数据的一致性，使用zookeeper可以有效保证proxy的高可用，可以更好的避免网络分区的现象。优点：更好的保证了整个系统的高可用，包括proxy和MySQL；更好的扩展性，可以扩展成大规模的集群；缺点：数据一致性仍然依赖于原来的mysql半同步复制；zk的引入，整个系统的逻辑变得更加复杂；4、共享存储共享存储实现了数据库服务器和存储设备的解耦，不同数据库之间的数据同步不再依赖于MySQL原生的复??制功能，而是通过磁盘数据同步的方式。以保证数据的一致性。（1）SAN共享存储SAN的概念是让存储设备和处理器（服务器）之间有一个直接的高速网络（相对于LAN）连接，通过它实现数据的集中存储。常见的架构如下：使用共享存储时，MySQL服务器可以挂载文件系统并正常运行。如果主库宕机，备库可以挂载相同的文件系统，保证主库和备库使用相同的数据。优点：两个节点就够了，部署简单，切换逻辑简单；保证数据强一致性；不会因为MySQL逻辑错误导致数据不一致；缺点：需要考虑共享存储的高可用；昂贵的;(2)DRBD磁盘复制DRBD是一种基于软件、基于网络的块复制存储解决方案，主要用于服务器之间的磁盘、分区、逻辑卷等的数据镜像。当用户向本地磁盘写入数据时，数据也会被发送到网络中另一台主机的磁盘，从而实现本地主机（主节点）和远程主机（备节点）的数据实时同步.常用的架构如下：当本地主机出现问题时，远程主机仍然保留一份相同数据的副本，可以继续使用，保证数据安全。DRBD是Linux内核模块实现的一种快速级同步复制技术，可以达到和SAN一样的共享存储效果。优点：两个节点就够了，部署简单，切换逻辑简单；与SAN存储网络相比，价格更低；保证数据的强一致性；缺点：对io性能影响较大；从库不提供读操作；5.分布式分布式协议可以很好的解决数据一致性问题。比较常见的解决方案如下：(1)MySQL集群MySQL集群是官方提供的集群部署方案，利用NDB存储引擎实时备份冗余数据，实现数据库的高可用和数据一致性。优点：全部使用官方组件，不依赖第三方软件；可以实现数据的强一致性；缺点：国内使用较少；配置比较复杂，需要用到NDB存储引擎，区别于MySQL正则引擎；至少三个节点；(2)Galera是基于Galera的MySQL高可用集群，是一个针对多主数据同步的MySQL集群解决方案。简单易用，无单点故障，可用性高。常见架构如下：优点：多主写，无延迟复制，可以保证数据强一致性；有成熟的社区，互联网公司正在大规模使用；自动故障转移，自动添加和删除节点；缺点：需要在原生MySQL节点上打wsrep补丁，只支持至少三个节点的innodb存储引擎；(3)POAXSPaxos算法解决的问题是分布式系统如何对某个值（分辨率）达成共识。该算法被认为是同类算法中最有效的。Paxos和MySQL的结合可以实现分布式MySQL数据的强一致性。常见架构如下：优点：多主写，无延迟复制，可以保证数据强一致性；成熟的理论基础；自动故障转移，自动添加和删除节点；缺点：只支持至少三个节点的innodb存储引擎；总结随着人们对数据一致性要求的不断提高，尝试了越来越多的方法来解决分布式数据一致性问题，比如MySQL自身优化、MySQL集群架构优化、Paxos、Raft、2PC算法的引入等.使用分布式算法解决MySQL数据库数据一致性问题越来越被人们所接受。PhxSQL、MariaDBGaleraCluster、PerconaXtraDBCluster等一系列成熟产品越来越多地被大规模使用。随着MySQLGroupReplication官方的GA，使用分布式协议解决数据一致性问题成为了主流方向。期待越来越多优秀的解决方案被提出来，更好的解决MySQL的高可用问题。【本文为专栏作者“大U的科技课堂”原创文章，转载请微信♂(ucloud2012)联系作者】点此查看更多本作者好文
