mysql集群方案詳解

本文主要給大家簡單講講mysql集群方案詳解，相關專業術語大家可以上網查查或者找一些相關書籍補充一下，這里就不涉獵了，我們就直奔mysql集群方案詳解主題吧，希望可以給大家帶來一些實際幫助。

集群的好處

• 高可用性：故障檢測及遷移，多節點備份。
• 可伸縮性：新增數據庫節點便利，方便擴容。
• 負載均衡：切換某服務訪問某節點，分攤單個節點的數據庫壓力。

集群要考慮的風險

• 網絡分裂：群集還可能由于網絡故障而拆分為多個部分，每部分內的節點相互連接，但各部分之間的節點失去連接。
• 腦裂：導致數據庫節點彼此獨立運行的集群故障稱為“腦裂”。這種情況可能導致數據不一致，并且無法修復，例如當兩個數據庫節點獨立更新同一表上的同一行時。

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一，mysql原廠出品

1，MySQL Replication

mysql復制（MySQL Replication），是mysql自帶的功能。

原理簡介：

主從復制是通過重放binlog實現主庫數據的異步復制。即當主庫執行了一條sql命令，那么在從庫同樣的執行一遍，從而達到主從復制的效果。在這個過程中，master對數據的寫操作記入二進制日志文件中(binlog)，生成一個 log dump 線程，用來給從庫的 i/o線程傳binlog。而從庫的i/o線程去請求主庫的binlog，并將得到的binlog日志寫到中繼日志（relaylog）中，從庫的sql線程，會讀取relaylog文件中的日志，并解析成具體操作，通過主從的操作一致，而達到最終數據一致。

MySQL Replication一主多從的結構，主要目的是實現數據的多點備份（沒有故障自動轉移和負載均衡）。相比于單個的mysql，一主多從下的優勢如下：

• 如果讓后臺讀操作連接從數據庫，讓寫操作連接主數據庫，能起到讀寫分離的作用，這個時候多個從數據庫可以做負載均衡。
• 可以在某個從數據庫中暫時中斷復制進程，來備份數據，從而不影響主數據的對外服務（如果在master上執行backup，需要讓master處于readonly狀態，這也意味這所有的write請求需要阻塞）。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 主從復制是mysql自帶的，無需借助第三方。
• 數據被刪除，可以從binlog日志中恢復。
• 配置較為簡單方便。

其劣勢為：

• 從庫要從binlog獲取數據并重放，這肯定與主庫寫入數據存在時間延遲，因此從庫的數據總是要滯后主庫。
• 對主庫與從庫之間的網絡延遲要求較高，若網絡延遲太高，將加重上述的滯后，造成最終數據的不一致。
• 單一的主節點掛了，將不能對外提供寫服務。

2，MySQL Fabirc

mysql織物（MySQL Fabirc），是mysql官方提供的。

這是在MySQL Replication的基礎上，增加了故障檢測與轉移，自動數據分片功能。不過依舊是一主多從的結構，MySQL Fabirc只有一個主節點，區別是當該主節點掛了以后，會從從節點中選擇一個來當主節點。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• mysql官方提供的工具，無需第三方插件。
• 數據被刪除，可以從binlog日志中恢復。
• 主節點掛了以后，能夠自動從從節點中選擇一個來當主節點，不影響持續對外提供寫服務。

其劣勢為：

• 從庫要從binlog獲取數據并重放，這肯定與主庫寫入數據存在時間延遲，因此從庫的數據總是要滯后主庫。
• 對主庫與從庫之間的網絡延遲要求較高，若網絡延遲太高，將加重上述的滯后，造成最終數據的不一致。
• 2014年5月推出的產品，數據庫資歷較淺，應用案例不多，網上各種資料相對較少。
• 事務及查詢只支持在同一個分片內，事務中更新的數據不能跨分片，查詢語句返回的數據也不能跨分片。
• 節點故障恢復30秒或更長（采用InnoDB存儲引擎的都這樣）。

3，MySQL Cluster

mysql集群（MySQL Cluster）也是mysql官方提供的。

MySQL Cluster是多主多從結構的

就各個集群方案來說，其優勢為：

• mysql官方提供的工具，無需第三方插件。
• 高可用性優秀，99.999%的可用性，可以自動切分數據，能跨節點冗余數據（其數據集并不是存儲某個特定的MySQL實例上，而是被分布在多個Data Nodes中，即一個table的數據可能被分散在多個物理節點上，任何數據都會在多個Data Nodes上冗余備份。任何一個數據變更操作，都將在一組Data Nodes上同步，以保證數據的一致性）。
• 可伸縮性優秀，能自動切分數據，方便數據庫的水平拓展。
• 負載均衡優秀，可同時用于讀操作、寫操作都都密集的應用，也可以使用SQL和NOSQL接口訪問數據。
• 多個主節點，沒有單點故障的問題，節點故障恢復通常小于1秒。

其劣勢為：

• 架構模式和原理很復雜。
• 只能使用存儲引擎 NDB ，與平常使用的InnoDB 有很多明顯的差距。比如在事務（其事務隔離級別只支持Read Committed，即一個事務在提交前，查詢不到在事務內所做的修改），外鍵（雖然最新的NDB 存儲引擎已經支持外鍵，但性能有問題，因為外鍵所關聯的記錄可能在別的分片節點），表限制上的不同，可能會導致日常開發出現意外。點擊查看具體差距比較
• 作為分布式的數據庫系統，各個節點之間存在大量的數據通訊，比如所有訪問都是需要經過超過一個節點（至少有一個 SQL Node和一個 NDB Node）才能完成，因此對節點之間的內部互聯網絡帶寬要求高。
• Data Node數據會被盡量放在內存中，對內存要求大，而且重啟的時候，數據節點將數據load到內存需要很長時間。

官方的三兄弟的區別對比如下圖所示；

二，mysql第三方優化

4，MMM

MMM是在MySQL Replication的基礎上，對其進行優化。

MMM（Master Replication Manager for MySQL）是雙主多從結構，這是Google的開源項目，使用Perl語言來對MySQL Replication做擴展，提供一套支持雙主故障切換和雙主日常管理的腳本程序，主要用來監控mysql主主復制并做失敗轉移。

注意：這里的雙主節點，雖然叫做雙主復制，但是業務上同一時刻只允許對一個主進行寫入，另一臺備選主上提供部分讀服務，以加速在主主切換時刻備選主的預熱。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 自動的主主Failover切換，一般3s以內切換備機。
• 多個從節點讀的負載均衡。

其劣勢為：

• 無法完全保證數據的一致性。如主1掛了，MMM monitor已經切換到主2上來了，而若此時雙主復制中，主2數據落后于主1（即還未完全復制完畢），那么此時的主2已經成為主節點，對外提供寫服務，從而導致數據不一。
• 由于是使用虛擬IP浮動技術，類似Keepalived，故RIP（真實IP）要和VIP（虛擬IP）在同一網段。如果是在不同網段也可以，需要用到虛擬路由技術。但是絕對要在同一個IDC機房，不可跨IDC機房組建集群。

5，MHA

MHA是在MySQL Replication的基礎上，對其進行優化。

MHA（Master High Availability）是多主多從結構，這是日本DeNA公司的youshimaton開發，主要提供更多的主節點，但是缺少VIP（虛擬IP），需要配合keepalived等一起使用。

要搭建MHA，要求一個復制集群中必須最少有三臺數據庫服務器，一主二從，即一臺充當master，一臺充當備用master，另外一臺充當從庫。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 可以進行故障的自動檢測和轉移
• 具備自動數據補償能力，在主庫異常崩潰時能夠最大程度的保證數據的一致性。

其劣勢為：

• MHA架構實現讀寫分離，最佳實踐是在應用開發設計時提前規劃讀寫分離事宜，在使用時設置兩個連接池，即讀連接池與寫連接池，也可以選擇折中方案即引入SQL Proxy。但無論如何都需要改動代碼；

• 關于讀負載均衡可以使用F5、LVS、HAPROXY或者SQL Proxy等工具，只要能實現負載均衡、故障檢查及備升級為主后的讀寫剝離功能即可，建議使用LVS

6，Galera Cluster

Galera Cluster是由Codership開發的MySQL多主結構集群，這些主節點互為其它節點的從節點。不同于MySQL原生的主從異步復制，Galera采用的是多主同步復制，并針對同步復制過程中，會大概率出現的事務沖突和死鎖進行優化，就是復制不基于官方binlog而是Galera復制插件，重寫了wsrep api。

異步復制中，主庫將數據更新傳播給從庫后立即提交事務，而不論從庫是否成功讀取或重放數據變化。這種情況下，在主庫事務提交后的短時間內，主從庫數據并不一致。

同步復制時，主庫的單個更新事務需要在所有從庫上同步                                                                     更新。換句話說，當主庫提交事務時，集群中所有節點的數據保持一致。

對于讀操作，從每個節點讀取到的數據都是相同的。對于寫操作，當數據寫入某一節點后，集群會將其同步到其它節點。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 多主多活下，可對任一節點進行讀寫操作，就算某個節點掛了，也不影響其它的節點的讀寫，都不需要做故障切換操作，也不會中斷整個集群對外提供的服務。
• 拓展性優秀，新增節點會自動拉取在線節點的數據（當有新節點加入時，集群會選擇出一個Donor Node為新節點提供數據），最終集群所有節點數據一致，而不需要手動備份恢復。

其劣勢為：

• 能做到數據的強一致性，毫無疑問，也是以犧牲性能為代價。

三，依托硬件配合

不同主機的數據同步不再依賴于MySQL的原生復制功能，而是通過同步磁盤數據，來保證數據的一致性。

然后處理故障的方式是借助Heartbeat，它監控和管理各個節點間連接的網絡，并監控集群服務，當節點出現故障或者服務不可用時，自動在其他節點啟動集群服務。

7，heartbeat+SAN

SAN：共享存儲，主庫從庫用的一個存儲。SAN的概念是允許存儲設施和解決器（服務器）之間建立直接的高速連接，通過這種連接實現數據的集中式存儲。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 保證數據的強一致性；

• 與mysql解耦，不會由于mysql的邏輯錯誤發生數據不一致的情況；

其劣勢為：

• SAN價格昂貴；

8，heartbeat+DRDB

DRDB：這是linux內核板塊實現的快級別的同步復制技術。通過各主機之間的網絡，復制對方磁盤的內容。當客戶將數據寫入本地磁盤時，還會將數據發送到網絡中另一臺主機的磁盤上，這樣的本地主機(主節點)與遠程主機(備節點)的數據即可以保證明時同步。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 相比于SAN儲存網絡，價格低廉；

• 保證數據的強一致性；
• 與mysql解耦，不會由于mysql的邏輯錯誤發生數據不一致的情況；

其劣勢為：

• 對io性能影響較大；

• 從庫不提供讀操作；

四，其它

9，Zookeeper + proxy

Zookeeper使用分布式算法保證集群數據的一致性，使用zookeeper可以有效的保證proxy的高可用性，可以較好的避免網絡分區現象的產生。

就各個集群方案來說，其優勢為：

• 擴展性較好，可以擴展為大規模集群。

缺其劣勢為：

• 搭建Zookeeper 集群，在配置一套代理，整個系統的邏輯變得更加復雜。

10，Paxos

分布式一致性算法，Paxos 算法處理的問題是一個分布式系統如何就某個值（決議）達成一致。這個算法被認為是同類算法中最有效的。Paxos與MySQL相結合可以實現在分布式的MySQL數據的強一致性。

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