• MySQL双主一致性架构优化


    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:

    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:

    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

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