mysql高可用方案总结性说明

MySQL的各种高可用方案，大多是基于以下几种基础来部署的（也可参考：Mysql优化系列（0）--总结性梳理   该文后面有提到）
1）基于主从复制；
2）基于Galera协议（PXC）；
3）基于NDB引擎；
4）基于中间件/proxy；
5）基于共享存储；
6）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PXC方案，我们重点说说这两种方案。其余几种方案在生产上用的并不多，我们只简单说下。

一、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（自增步长）和auto_increment_offset（自增起始值）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：
1）开源，用Perl开发，代码结构清晰，二次开发容易；
2）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；
3）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；
4）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：
1）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；
2）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。

二、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：
1）服务高可用；
2）数据同步复制(并发复制)，几乎无延迟；
3）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；
4）新节点可以自动部署，部署操作简单；
5）数据严格一致性，尤其适合电商类应用；
6）完全兼容MySQL；
虽然有这么多好处，但PXC也有些局限性：
1）只支持InnoDB引擎；
2）所有表都要有主键；
3）不支持LOCK TABLE等显式锁操作；
4）锁冲突、死锁问题相对更多；
5）不支持XA；
6）集群吞吐量/性能取决于短板；
7）新加入节点采用SST时代价高；
8）存在写扩大问题；
9）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。

其他高可用方案
1）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；
2）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；
3）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；
4）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；