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MySQL双主一致性架构优化

在一个MySQL数据库集群中可以设置两个主库,并设置双向同步,以冗余写库的方式来保证写库的高可用。

作者:58沈剑|2017-07-02 16:28

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一、双主保证高可用

MySQL数据库集群常使用一主多从,主从同步,读写分离的方式来扩充数据库的读性能,保证读库的高可用,但此时写库仍然是单点。

在一个MySQL数据库集群中可以设置两个主库,并设置双向同步,以冗余写库的方式来保证写库的高可用。

二、并发引发不一致

数据冗余会引发数据的一致性问题,因为数据的同步有一个时间差,并发的写入可能导致数据同步失败,引起数据丢失:

MySQL双主一致性架构优化

如上图所述,假设主库使用了auto increment来作为自增主键:

  • 两个MySQL-master设置双向同步可以用来保证主库的高可用
  • 数据库中现存的记录主键是1,2,3
  • 主库1插入了一条记录,主键为4,并向主库2同步数据
  • 数据同步成功之前,主库2也插入了一条记录,由于数据还没有同步成功,插入记录生成的主键也为4,并向主库1也同步数据
  • 主库1和主库2都插入了主键为4的记录,双主同步失败,数据不一致

三、相同步长免冲突

能否保证两个主库生成的主键一定不冲突呢?

回答:

  • 设置不同的初始值
  • 设置相同的增长步长

就能够做到。

如上图所示:

  • 两个MySQL-master设置双向同步可以用来保证主库的高可用
  • 库1的自增初始值是1,库2的自增初始值是2,增长步长都为2
  • 库1中插入数据主键为1/3/5/7,库2中插入数据主键为2/4/6/8,不冲突
  • 数据双向同步后,两个主库会包含全部数据

如上图所示,两个主库最终都将包含1/2/3/4/5/6/7/8所有数据,即使有一个主库挂了,另一个主库也能够保证写库的高可用。

四、上游生成ID避冲突

换一个思路,为何要依赖于数据库的自增ID,来保证数据的一致性呢?

完全可以由业务上游,使用统一的ID生成器,来保证ID的生成不冲突:

调用方插入数据时,带入全局唯一ID

如上图所示,调用方插入数据时,带入全局唯一ID,而不依赖于数据库的auto increment,也能解决这个问题。

至于如何生成全局唯一,趋势递增的ID,参见文章《分布式ID生成算法》。

五、消除双写不治本

使用auto increment两个主库并发写可能导致数据不一致,只使用一个主库提供服务,另一个主库作为shadow-master,只用来保证高可用,能否避免一致性问题呢?

如上图所示:

  • 两个MySQL-master设置双向同步可以用来保证主库的高可用
  • 只有主库1对外提供写入服务
  • 两个主库设置相同的虚IP,在主库1挂掉或者网络异常的时候,虚IP自动漂移,shadow master顶上,保证主库的高可用

这个切换由于虚IP没有变化,所以切换过程对调用方是透明的,但在极限的情况下,也可能引发数据的不一致:

如上图所示:

  • 两个MySQL-master设置双向同步可以用来保证主库的高可用,并设置了相同的虚IP
  • 网络抖动前,主库1对上游提供写入服务,插入了一条记录,主键为4,并向shadow master主库2同步数据
  • 突然主库1网络异常,keepalived检测出异常后,实施虚IP漂移,主库2开始提供服务
  • 在主键4的数据同步成功之前,主库2插入了一条记录,也生成了主键为4的记录,结果导致数据不一致

六、内网DNS探测

虚IP漂移,双主同步延时导致的数据不一致,本质上,需要在双主同步完数据之后,再实施虚IP偏移,使用内网DNS探测,可以实现shadow master延时高可用:

  • 使用内网域名连接数据库,例如:db.58daojia.org
  • 主库1和主库2设置双主同步,不使用相同虚IP,而是分别使用ip1和ip2
  • 一开始db.58daojia.org指向ip1
  • 用一个小脚本轮询探测ip1主库的连通性
  • 当ip1主库发生异常时,小脚本delay一个x秒的延时,等待主库2同步完数据之后,再将db.58daojia.org解析到ip2
  • 程序以内网域名进行重连,即可自动连接到ip2主库,并保证了数据的一致性

七、总结

主库高可用,主库一致性,一些小技巧:

  • 双主同步是一种常见的保证写库高可用的方式
  • 设置相同步长,不同初始值,可以避免auto increment生成冲突主键
  • 不依赖数据库,业务调用方自己生成全局唯一ID是一个好方法
  • shadow master保证写库高可用,只有一个写库提供服务,并不能完全保证一致性
  • 内网DNS探测,可以实现在主库1出现问题后,延时一个时间,再进行主库切换,以保证数据一致性

【本文为51CTO专栏作者“58沈剑”原创稿件,转载请联系原作者】

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