值得关注的MySQL高可用方案

数据库 MySQL
高可用是数据库永恒的话题,高可用方案也是最受数据库爱好者关注的重点技术之一。在MySQL二十多年的发展历程中,针对MySQL的高可用方案百花齐放,各具特色,这也是这款开源数据库最能让人着迷的地方。例如,早些年著名的MMM、MHA等等。

随着MySQL官方的不断发力,在基于MySQL复制的基础上,推出了一系列的高可用方案,例如,主从半同步复制、InnoDB ReplicaSet、组复制(MGR)、InnoDB Cluster,及目前最新的InnoDB ClusterSet。

在这一篇文章里,将向各位读者介绍各种方案的优缺点,及适用场景。在介绍各种方案之前,读者首先必须了解MySQL复制功能,MySQL的高可用方案几乎全部是基于MySQL复制实现的。

MySQL的复制功能(之前叫做Master Slave replication,现在改为 Source Replica replication)。MySQL能够产生一个二进制日志(binlog),当MySQL开启该功能后,能够将MySQL服务器所产生的全部事件记录在日志内。MySQL的复制功能将binlog传递到另外一台服务器(可以将其称之为从服务器,Slave或者Replica,发送binlog的服务器称之为主服务器),从服务器接受到binlog后,将日志记录的事件进行应用,以此达到两台服务器数据一致的目的,因此,实现了复制。主从复制的原理如下图所示:

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方案一——MMM

MMM(Multi-Master Replication Manager)是一组灵活的脚本,用于执行 MySQL 主-主复制配置的监视/故障转移和管理(任何时候只有一个节点可写)。

MMM多用于以下2种场景:

两个节点:

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在两个节点的主-主设置中,MMM使用了五个IP,每个节点只有一个永久IP,2个读取IP(只读)和1个写入IP(更新)。后面三个IP根据节点可用性在节点之间切换。

正常情况下(没有复制失败,没有复制延迟等)主服务器有2个IP(读取和写入),备用服务器- 1个IP(读取)。在发生故障时,- 写入和读取角色都会迁移到工作节点。

两个主服务器,一个或多个从服务器:

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在这个场景中,写入IP只能在两台主服务器之间进行切换,读取IP可以在主从之间切换。通过MMM方案用户能实现服务器的故障转移,从而实现MySQL的高可用。

MMM的主要功能由三个脚本提供: mmm_mond 负责监控工作的守护进程,决定是否将节点进行移除(mmm_mond进行心跳检测,如果检测到失败,则将写入IP切换到另外一台主服务器) mmm_agentd 是运行在mysql服务器上的代理守护进程,mmm_control 通过命令行管理mmm_mond进程。

优点:高可用性,扩展性好,出现故障自动切换,对于主主同步,在同一时间只提供一台数据库写操作,保证数据的一致性。当主服务器发生故障后,另一个主服务器立即接管,其他的从服务器能自动切换,不用人工干预。 

缺点:监控节点会发生单点故障。并且对主机的数量有要求,至少三个节点。如果需要实现读写分离,还需要在前端编写读写分离程序。在读写非常繁忙的业务系统下表现不是很 稳定,可能会出现复制延时、切换失效等问题。MMM方案并不太适应于对数据安全性要求很高,并且读、写繁忙的环境中。

方案二——MHA

MHA(Master High Availability)由原MySQL团队(Sun时代)的Yoshinori Matsunobu开发。可以实现故障切换和主从提升功能。在 MySQL 故障切换过程中,MHA 能做到在 0~30 秒之内自动完成数据库的故障切换操作,并且在进行故障切换的过程中,MHA 能在最大程度上保证数据的一致性,以达到真正意义上的高可用。

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MHA由两部分组成:MHA Manager(管理节点)和 MHA Node(数据节点)。管理节点可以单独部署在一台独立的服务器上管理多个主从集群,也可以部署在一台 从服务器上。数据节点运行在每台 MySQL 服务器上。管理节点会定时探测集群中的 主服务器,当 主服务器出现故障时,它可以自动将具有最新数据的从服务器提升为新的主服务器,然后将所有其他的从服务器重新指向新的主服务器。整个故障转移过程对应用程序完全透明。

MHA的优势在于可以非常快速地完成故障转移及提升从服务器角色、主服务崩溃时不会导致数据不一致、用户无需修改当前 MySQL 设置、不会产生性能损失,并且适用于任何存储引擎。

MHA曾经非常流行,但随着MySQL官方的高可用方案不断推出,作者已经意识到,曾经MHA所解决的问题,已经逐渐被官方的解决方案所代替,因此,从MySQL8.0开始,作者已经不在对MHA进行开发和维护。

加入一条华丽丽的分割线

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以下介绍的方案均为来自MySQL团队的方案,包括,InnoDB ReplicaSet、组复制(MySQL Group Replication MGR)、InnoDB Cluster,及InnoDB ClusterSet。

方案三——MySQL InnoDB ReplicaSet

MySQL InnoDB ReplicaSet整合了MySQL相关技术,用户能够通过MySQL Shell部署和管理 MySQL主从复制。InnoDB ReplicaSet至少由两台MySQL服务器实例组成,并提供用户熟知的MySQL主从复制功能,例如,读取横向扩展和数据安全性。

MySQL InnoDB ReplicaSet基于异步的主从复制实现,因此适用于用户对高可用性要求不高的环境,用户可以通过MySQL Shell快速搭建及管理主从复制,避免了搭建主从复制时,大量的手动操作。 InnoDB ReplicaSet的架构如下图所示:

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方案四——组复制

组复制是一个MySQL服务器插件,可以创建具有弹性、高可用性和容错的复制拓扑。组复制基于“Paxos”协议(“Mencius”)实现,支持多点写入,具有冲突检测和解决机制,它允许应用程序写入的数据在同一组内的所有服务器上保持一致。组复制内置的模块支持跨平台的分布式恢复,并通过内置的故障转移机制实现了容错。组复制插件的架构如下图所示:

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组复制允许用户从现有的主从复制升级到组复制,可以确保一个高可用的MySQL服务分布在多个实例中,无需人工干预来实现容错。

组复制能够确保数据库服务连续可用,但没有提供内置方法进行故障转移或负载均衡。为了实现自动化的故障转移和负载均衡,用户可以使用中间件来实现。

方案五——MySQL InnoDB Cluster

MySQL InnoDB Cluster是一套完整部署和管理MySQL的高可用性解决方案,其整合了MySQL的多项技术,以弥补组复制无法提供具有自动化故障转移功能的中间件,无法自动配置等不足。InnoDB Cluster需要至少三台MySQL服务器实例组成,并且提供高可用性和扩展功能。

InnoDB Cluster包括如下组件:

  • MySQL Shell:MySQL的高级客户端、管理工具和代码编辑器。
  • MySQL服务器和组复制:使一组MySQL实例能够提供高可用性。InnoDB Cluster提供了一种替代手动配置,易于使用的编程方式来处理组复制。
  • MySQL Router:一种轻量级的中间件,提供负载均衡功能,并可在应用程序和多台MySQL实例之间提供透明的连接路由。

InnoDB Cluster的整体架构如下图所示:

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方案六——MySQL InnoDB ClusterSet

MySQL InnoDB ClusterSet 通过将主要的InnoDB Cluster与其他位置(例如,不同数据中心)的一个或多个副本链接,为 InnoDB Cluster 部署提供容灾能力。InnoDB ClusterSet 使用专门的ClusterSet 复制通道,自动管理从主要集群到副本集群的复制。如果主要集群因数据中心损毁或网络连接丢失变得无法使用,用户可以激活副本集群以恢复服务的可用性。InnoDB ClusterSet的整体架构如下图所示:

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InnoDB ClusterSet优先考虑可用性而不是一致性,以最大限度地提高系统的容灾能力。正常的复制延迟或网络分区可能意味着在主要集群遇到问题时,部分或全部副本集群与主要集群不完全一致。在这些场景中,如果触发紧急故障转移,任何未复制或发送的事务都有丢失的风险,并且只能由用户进行手动恢复和协调,无法保证在发生紧急故障转移时会保留数据。

如果用户无法容忍故障转移期间事务或数据丢失,则不能使用InnoDB ClusterSet作为系统的解决方案,可以考虑使用一个InnoDB Cluster以及跨多个数据中心部署的成员服务器。

责任编辑:华轩 来源: 老叶茶馆
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