摘要：GaussDB(for Redis)的双活解决方案，支持同域主备、同域双主、异地主备、异地双主四大应用场景，提供了安全可靠的容灾能力。
一场火灾引发的思考
2021年3月10日，欧洲某云服务提供商的数据中心发生火灾，当地消防部门出动上百名消防员才将大火扑灭，受影响的服务器共托管了约360万个网站，火灾过后，这些受影响的网站大多处于关闭状态。
机房火灾、网络异常、电力故障、自然灾害等极端场景，对互联网业务的连续运行有着巨大的威胁。
在安全组、反亲和、多可用区部署等能力加持下，如今的云服务已能够给客户业务带来比“自建”更可靠的保障。在面对上述极端灾害场景中，云服务也能提供更高级的防范方案——双活容灾。
谁说Redis不能双活容灾？
今天我们来聊聊全世界机房里的主力数据库服务——Redis。作为业务刚需，Redis有两大类典型应用场景：
1）缓存
Redis作为数据库缓存，搭配MySQL或其他关系型数据库使用。一旦缓存故障失效，高并发的流量请求将对下游数据库造成严重冲击，无法继续支撑高并发业务，雪崩甚至可能导致系统完全不可用。
2）主数据库
Redis独立存储核心数据，兼顾持久化与高并发访问。一旦Redis发生严重故障，将造成用户核心数据丢失以及关键业务不可用。
可见Redis的稳定性是企业要考虑的TOP问题。但是由于数据无法可靠存储、架构不稳定等原因，开源Redis很难像MySQL那样做出稳定可靠的双活系统，这也是国内云厂商很少主推Redis双活容灾的原因。
在华为内部，比如华为商城、流程IT平台等大型业务，对数据库（尤其是MySQL、Redis）都有很高的可靠性要求。在与这类企业级项目的联合演进过程中，云原生数据库GaussDB(for Redis)推出了企业级的双活容灾方案，支持四大应用场景，为业务的持续运行保驾护航。
企业级双活容灾，要看GaussDB(for Redis)
GaussDB(for Redis)的双活容灾是基于GaussDB NoSQL存算分离架构，建立可靠的数据传输链路，实现两个实例间数据同步。如果实例A遇到突发故障导致不可用，客户的业务可以快速接入实例B，避免业务长时间受损。
从原理上看，数据库实例内增加高可靠性的Rsync数据同步服务，实时监控WAL增量日志，解析后将数据同步到目标实例。
上图中实线表示实例A向实例B同步数据的路径，虚线表示实例B向实例A同步数据的路径，双活解决方案支持配置为单向同步或双写同步。实例A和实例B可以部署在同一个Region，也可以部署在不同的Region。
因此，将两个GaussDB(for Redis)实例的部署位置和主备角色进行不同组合，能搭建出不同形态的双活容灾组网，客户可以根据自身的业务规划和使用场景自由选择。
GaussDB(for Redis)双活容灾：四大应用场景
接下来我们详细聊一下GaussDB(for Redis)双活容灾的不同组网形态。
同域双活部署在同一Region，通过对等连接打通网络，对等连接无带宽费用，同步时延在毫秒级，又分为同域主备模式和同域双主模式。
异地双活部署在不同Region，可以是同一城市的不同Region互通，也可以是全球不同城市互通，通过跨域的云连接打通网络，需要根据业务的写流量来配置合适大小的带宽。
综上，GaussDB(for Redis)双活容灾共支持四大应用场景：
同域主备模式
在同域主备模式下，主实例可读可写，备实例只读，数据从主实例单向同步到备实例。如果主实例发生故障，可以将备实例角色变更为主实例，业务继续从新的主实例接入处理读写操作。
同域主备模式适合在同Region低成本获取容灾能力、有读写分离诉求的业务场景。相比同域双主模式具备更高的数据一致性，不担心双实例写冲突的问题，相比异地双活的成本更低。
同域双主模式
在同域双主模式下，两个实例都是可读可写，任一实例都可以发起数据同步，双实例不涉及业务切流。
同域双主模式适合在同Region低成本获取容灾能力、有双写诉求的业务场景。相比同域主备模式，两个实例的计算节点都在处理读写业务，资源利用率更高，但需要在业务层面避免key冲突的问题，相比异地双活的成本更低。
异地主备模式
在异地主备模式下，主实例可读可写，备实例只读，数据单向同步，主实例故障时由备实例继续处理业务。
异地主备模式适合期望有跨Region容灾能力、有读写分离诉求的业务场景，例如金融服务或核心用户数据等。相比异地双主模式具备更高的数据一致性，不担心双实例写冲突的问题，相比同域双活具备跨Region容灾能力。
异地双主模式
在异地双主模式下，两个实例都是可读可写，数据双向同步，任一实例发生故障则由另一实例继续处理业务。
异地双主模式适合期望有跨Region容灾能力、有双写诉求、或者异地业务希望在就近Region接入数据库获取更低时延的业务场景，例如广告竞价、推荐系统等。相比异地主备模式，资源利用率更高，需要避免key冲突的问题，相比同域双活具备跨Region容灾能力。
双活容灾方案已在超大规格集群上验证稳定可靠
华为内部某重要业务部门在超大规模集群（1w+个vCPU算力，1000+TB数据量）上，使用了基于GaussDB NoSQL统一架构的双活解决方案，在故障演练中进行了一系列严苛的可靠性测试，其中包括模拟机房断电、网络故障等场景，最终，GaussDB(for Redis)的双活容灾能力，充分满足了业务部门对RTO和RPO等指标的严格要求。
总结
综上所述，GaussDB(for Redis)的双活解决方案，支持同域主备、同域双主、异地主备、异地双主四大应用场景，提供了安全可靠的容灾能力，具体亮点如下：
- 组网灵活，按需搭建双活容灾系统
- 支持秒级快照，快速搭建双活关系
- 支持实时同步最新数据，同Region时延毫秒级
- 采用多线程异步并发模式发送数据，按Key保序
- 基于WAL单调递增特性，采用滑窗机制确保可靠传输
- 采用Reactor事件管理的机制，全流程批量高效发送
- 支持异常重传，解决网络抖动导致的丢包或延迟现象
- 支持断点续传，每个DB持久化应答过的同步日志序号，在发生宕机、网络隔离、进程重启等故障场景，可从该位置进行续传。
附录
- 本文作者：华为云数据库GaussDB(for Redis)团队
- 更多产品信息，欢迎访问官方博客：bbs.huaweicloud.com/blogs/248875