MySQL 高可用方案选型

前言：对于每个想99的公司来说，高可用方案都是不得不考虑的。高可用方案很多，重点在于选择适合自己的方案。没有最牛逼的方案，只有最适合自己的方案

一、高可用的几种实现方式
基于主从复制
基于Galera协议
基于NDB引擎
基于中间件/proxy
基于共享存储
基于主机高可用

在这些可选项中，最常见的就是基于主从复制的方案，其次是基于Galera的方案

二、基于主从复制的高可用方案

1、双节点主从 + keepalived/heartbeat
一般来说，中小型规模的时候，采用这种架构是最省事的。
两个节点可以采用简单的一主一从模式，或者双主模式，并且放置于同一个VLAN中，在master节点发生故障后，利用keepalived/heartbeat的高可用机制实现快速切换到slave节点。
在这个方案里，有几个需要注意的地方：
1>采用keepalived作为高可用方案时，两个节点最好都设置成BACKUP模式，避免因为意外情况下（比如脑裂）相互抢占导致往两个节点写入相同数据而引发冲突；
2>把两个节点的auto_increment_increment（自增起始值）和auto_increment_offset（自增步长）设成不同值。其目的是为了避免master节点意外宕机时，可能会有部分binlog未能及时复制到slave上被应用，从而会导致slave新写入数据的自增值和原先master上冲突了，因此一开始就使其错开；当然了，如果有合适的容错机制能解决主从自增ID冲突的话，也可以不这么做；
3>slave节点服务器配置不要太差，否则更容易导致复制延迟。作为热备节点的slave服务器，硬件配置不能低于master节点；
4>如果对延迟问题很敏感的话，可考虑使用MariaDB分支版本，或者直接上线MySQL 5.7最新版本，利用多线程复制的方式可以很大程度降低复制延迟；
5>对复制延迟特别敏感的另一个备选方案，是采用semi sync replication（就是所谓的半同步复制）或者后面会提到的PXC方案，基本上无延迟，不过事务并发性能会有不小程度的损失，需要综合评估再决定；
6>keepalived的检测机制需要适当完善，不能仅仅只是检查mysqld进程是否存活，或者MySQL服务端口是否可通，还应该进一步做数据写入或者运算的探测，判断响应时间，如果超过设定的阈值，就可以启动切换机制；
7>keepalived最终确定进行切换时，还需要判断slave的延迟程度。需要事先定好规则，以便决定在延迟情况下，采取直接切换或等待何种策略。直接切换可能因为复制延迟有些数据无法查询到而重复写入；
8>keepalived或heartbeat自身都无法解决脑裂的问题，因此在进行服务异常判断时，可以调整判断脚本，通过对第三方节点补充检测来决定是否进行切换，可降低脑裂问题产生的风险。
双节点主从+keepalived/heartbeat方案架构示意图见下：



图解：MySQL双节点（单向/双向主从复制），采用keepalived实现高可用架构。

2、多节点主从+MHA/MMM
多节点主从，可以采用一主多从，或者双主多从的模式。
这种模式下，可以采用MHA或MMM来管理整个集群，目前MHA应用的最多，优先推荐MHA，最新的MHA也已支持MySQL 5.6的GTID模式了，是个好消息。

MHA的优势很明显：
开源，用Perl开发，代码结构清晰，二次开发容易；
方案成熟，故障切换时，MHA会做到较严格的判断，尽量减少数据丢失，保证数据一致性；
提供一个通用框架，可根据自己的情况做自定义开发，尤其是判断和切换操作步骤；
支持binlog server，可提高binlog传送效率，进一步减少数据丢失风险。

不过MHA也有些限制：
需要在各个节点间打通ssh信任，这对某些公司安全制度来说是个挑战，因为如果某个节点被黑客攻破的话，其他节点也会跟着遭殃；
自带提供的脚本还需要进一步补充完善，当然了，一般的使用还是够用的。

3、多节点主从+etcd/zookeeper
在大规模节点环境下，采用keepalived或者MHA作为MySQL的高可用管理还是有些复杂或麻烦。
首先，这么多节点如果没有采用配置服务来管理，必然杂乱无章，线上切换时很容易误操作。
在较大规模环境下，建议采用etcd/zookeeper管理集群，可实现快速检测切换，以及便捷的节点管理。

三、基于Galera协议的高可用方案

Galera是Codership提供的多主数据同步复制机制，可以实现多个节点间的数据同步复制以及读写，并且可保障数据库的服务高可用及数据一致性。
基于Galera的高可用方案主要有MariaDB Galera Cluster和Percona XtraDB Cluster（简称PXC），目前PXC用的会比较多一些。
PXC的架构示意图见下：



(图片源自网络)，图解：在底层采用wsrep接口实现数据在多节点间的同步复制。



(图片源自网络)，图解：在PXC中，一次数据写入在各个节点间的验证/回滚流程。

PXC的优点：
服务高可用；
数据同步复制(并发复制)，几乎无延迟；
多个可同时读写节点，可实现写扩展，不过最好事先进行分库分表，让各个节点分别写不同的表或者库，避免让galera解决数据冲突；
新节点可以自动部署，部署操作简单；
数据严格一致性，尤其适合电商类应用；
完全兼容MySQL；

虽然有这么多好处，但也有些局限性：
只支持InnoDB引擎；
所有表都要有主键；
不支持LOCK TABLE等显式锁操作；
锁冲突、死锁问题相对更多；
不支持XA；
集群吞吐量/性能取决于短板；
新加入节点采用SST时代价高；
存在写扩大问题；
如果并发事务量很大的话，建议采用InfiniBand网络，降低网络延迟；

事实上，采用PXC的主要目的是解决数据的一致性问题，高可用是顺带实现的。因为PXC存在写扩大以及短板效应，并发效率会有较大损失，类似semi sync replication机制。

四、其他高可用方案

基于NDB Cluster，由于NDB目前仍有不少缺陷和限制，不建议在生产环境上使用；
基于共享存储，一方面需要不太差的存储设备，另外共享存储可也会成为新的单点，除非采用基于高速网络的分布式存储，类似RDS的应用场景，架构方案就更复杂了，成本也可能更高；
基于中间件(Proxy)，现在可靠的Proxy选择并不多，而且没有通用的Proxy，都有有所针对，比如有的专注解决读写分离，有的专注分库分表等等，真正好用的Proxy一般要自行开发；
基于主机高可用，是指采用类似RHCS构建一个高可用集群后，再部署MySQL应用的方案。老实说，我没实际用过，但从侧面了解到这种方案生产上用的并不多，可能也有些局限性所致吧；

PS：原文作者，叶金荣，公众号：老叶茶馆

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