Moebius数据库多活集群

背景

数据库是信息化的基石，支撑着整个业务系统，发挥着非常重要的作用，被喻为“IT的心脏”。因此，让数据库安全、稳定、高效地运行已经成为IT管理者必须要面对的问题。数据库在底层架构层面需要满足以下几点建设要求：

安全和可靠：不能因为服务器的软硬件故障导致数据丢失和业务中断；

容灾：多数据中心间的数据同步，某一个数据中心出现故障后，可以在另一个数据中心快速拉起业务；

读写分离（报表分离）：把接口程序、报表程序、集成平台数据抽取、大数据运算等高消耗的查询语句分离到备机执行，从而避免对主服务器的性能消耗以及造成的阻塞和死锁；

负载均衡：需要多台服务器同时负载并发请求，降低单台服务器的压力，提升系统整体性能；

弹性扩展：通过增加服务器的方式应对数据量或者访问量增加带来的性能瓶颈。

Moebius（莫比斯）

Moebius数据库多活集群是格瑞趋势为SQL Server数据库研发的能够同时满足可用性、数据安全、容灾、读写分离、负载均衡的一站式多活集群。集群的名字取自Moebius环，寓意无限扩展。

Moebius采用“share nothing”架构，每个节点的SQL Server服务独立安装，使用每个服务器自己存储介质内的数据库文件。不基于共享存储设备，也不基于磁盘镜像等功能，通过SQL Server的日志同步技术实现各节点中数据的一致性。在主节点写入数据时会产生日志，Moebius捕获并传输日志到其他节点，并通过REDO技术把日志转换成数据。因此每个节点的SQL Server服务都是启动的，数据都是“活”的。Moebius有实时和准实时两种同步方式，不同的节点可以使用不同的同步方式。

Moebius 通过“网络心跳”及“仲裁机制”实现故障监控，当侦测到某节点发生故障并经过仲裁后，将此节点剥离出集群，如果故障节点是主节点，则会进行自动故障转移，重新选择健康的节点作为主节点。节点故障恢复后会自动从主节点同步差异数据，同步完成后加入到集群中。

Moebius的调度引擎支持连接级和SQL语句级两种调度方式，通过规则的配置，在不改动或者少改动应用程序的前提下，透明的实现读写分离、负载均衡。

功能亮点

故障切换

多节点仲裁、文件夹仲裁、共享盘仲裁三种仲裁方式确保故障切换稳定准确；
每个节点都是活动的，故障切换时，辅助节点不需要经历挂载磁盘、启动实例、初始化数据库等步骤，在10秒内可完成切换；
可以和告警系统对接，故障切换时及时通知系统运维人员。

数据同步

充分利用SQL Server特性，只同步日志，不同步数据，同步数据量小，同步速度更快；
实时和准实时两种同步方式，准实时同步方式支持恶劣网络条件下的断点续传；
同步过程中数据压缩，带宽消耗更小；
节点多活，可以随时在辅助节点上执行查询语句验证数据同步。

读写分离&负载均衡

在集群中通过配置规则的方式实现读写分离和负载均衡，不用或者少量修改应用程序；
规则支持正则表达式编程，可以从数据库名称、客户端主机名、登录名等多种维度进行配置；
多台服务器负载均衡，同时负载并发请求，提升整体性能。

软件价值

高可用：服务器出现故障时，快速切换到正常节点，确保系统持续运行；

高数据安全：有多份一致的数据，确保数据足够安全；

高用户体验：通过读写分离和负载均衡，提升系统性能，大幅减少阻塞、死锁等问题，给业务系统带来高效的用户体验；

高扩展性：当现有服务器资源不够时，可根据需要随时添加服务器节点，增加处理能力；

低系统总体拥有成本（TCO）：

集群不强制需要存储设备，可以用性价比更高的SSD盘，节省存储设备的开销；
可以充分利用原有服务器组建集群，避免资源浪费；
可以用多个廉价PC服务器代替单一的昂贵服务器，节省硬件成本；
不需要再购买双机、备份、容灾等其它软件。

常见问题

虚拟化\超融合平台下还有做Moebius的必要吗？

虚拟化或者超融合虽然能够保障可用性和数据安全，但本质上提供的是一个单数据库服务器。如果有在SQL Server层面的容灾或者读写分离、负载均衡的需求，就是有必要的。

Moebius兼容虚拟化\超融合平台吗？

兼容，Moebius的节点可以是物理机，也可以是虚拟机，或者是两者的组合。

做了Moebius后还有必要做存储双活吗？

如果存储设备只是为了数据库服务器提供的，那么是没有必要再做双活的，因为Moebius的数据就是多份的，既能保障数据安全，又可以随时验证数据的一致性。可以让每个Moebius节点各接一个独立的存储设备，这样既节省了双活模块的成本，又提升了磁盘空间的利用率。

典型案例