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我C,MySQL双主架构,原来能这么玩

MySQL最常见的集群架构,是一主多从,主从同步,读写分离的架构。但经常有朋友问,MySQL双主的一致性问题,今天简单聊一聊。

作者:58沈剑|2020-07-29 10:00

经常有朋友问,MySQL双主的一致性问题,今天简单聊一聊。

MySQL为什么要使用双主架构?

MySQL最常见的集群架构,是一主多从,主从同步,读写分离的架构。通过这种方式,能够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。

为了保证MySQL写库的高可用,可以在一个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。

MySQL双主架构,会存在什么问题?

如果MySQL双主架构,同时提供服务,可能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。

举个栗子:

如上图所述,假设主库使用了auto increment来作为自增主键:

  • 两个MySQL主库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;

能否在MySQL层面,保证两个主库生成的主键一定不冲突呢?

可以的,只需要为两个主库的自增ID:

设置不同的初始值;

设置相同的增长步长;

如上图所示:

  • 两个MySQL主库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。

上述方案,依赖与数据库的配置,能不能由应用程序,来保证数据的一致性呢?

答案是肯定的,应用程序使用统一的ID生成器,可以保证ID的生成不冲突。

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。

画外音:如何生成全局唯一趋势递增的ID,不展开。

引发不一致的根本原因,是保证高可用的两个主库都对外提供服务,如果只有一个主库对外提供服务,另一个主库平时不提供服务,仅仅在主库挂了的时候提供服务,能否消除上述数据不一致呢?

答案是悲观的,仍然不行。

使用虚IP+keepalived的方式保证数据库主库的高可用,平时只有一台主库提供服务,也可能出现数据不一致。

如上图所示:

  • 两个MySQL主库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,备用主库顶上,保证主库的高可用;

切换过程中,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,仍可能引发数据不一致。

如上图所示:

  • 两个MySQL主库设置双向同步,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,并向备用主库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,备用主库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;

有没有办法缓解上述问题呢?

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,缓解上述问题:

  • 使用内网域名连接数据库,例如:db.kg.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.kg.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,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.kg.org解析到ip2;
  • 应用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;

画外音:本质上,这是一个可用性与一致性的折衷。

总结

MySQL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;
  • 双主保证写库高可用,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,但牺牲了几秒钟的高可用;

【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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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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