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1. 术语介绍

说明:

  1. 在下文中,机房、数据中心、IDC 是同义词

  2. 在下文中,数据库不仅指关系型数据库,还可能是 Redis、MongoDB 等数据库

术语解释
冷备定期将主数据中心的数据库文件备份到其它数据中心。冷备不提供实时服务。当丢失数据时,可以通过冷备恢复数据,以保证数据安全
热备通过数据库主从复制或 binlog 订阅等技术,对主数据中心进行实时备份。热备提供实时服务,当主数据中心不可用时,热备可以自动接管业务,保证业务不间断运行,用户端对主备切换无感知
同城机房同城的数据中心之间物理距离比较近,并且使用专线连接,虽然跨数据中心的访问延迟比单个数据中心内部要大,但是可接受
异地机房异地的数据中心之间物理距离较远,网速延迟是不可忽视的因素。比如北京到上海的距离是 1300 公里,即便架设专线,光纤以光速传输,一个来回也要 10 ms。线路之间还有路由器、交换机等设备,实际延迟可达 30ms ~ 100ms,如果网络抖动,延迟可能达到 1s

2. 故障分类

类别出现原因概率影响面
主机故障主机硬件故障、网络故障、负载过高等
机房故障机房网络故障、电力故障、制冷系统故障、自然灾害等。比如塘沽爆炸事故
地域故障战争、强自然灾害等。比如河南水灾极小极大

3. 同城多活

tongchengduohuo.jpg

说明:

  • 应用在操作数据库时,需要读写分离。每个机房的应用读本机房的从库,写主机房的主库

  • 为避免跨机房写数据库,可以在接入层将写请求只路由到主机房

  • 同城多(双)活可以解决主机故障、机房故障,但是无法抵抗地域故障。


4. 两地三中心

两地是指 2 个城市,三中心是指 3 个数据中心,其中 2 个数据中心在一个城市,并且同时提供服务,第 3 个机房部署在异地,只做灾备,防止数据丢失。

liangdisanzhongxin.jpg

说明:

  • 可以抵抗地域故障,但是通过冷备重建服务需要时间,服务将间断,用户端有感知


5. 伪异地多活

架构与同城多活类似。

weiyididuohuo.jpg

说明:

  • 可以抵御地域故障。但是无法就近访问,异地写数据库延迟高


6. 异地双活

yidishuanghuo.jpg

6.1. 实施方案 1

两个机房的存储必须可写,而且两个机房还要互相同步数据,只有这样才能支持切换机房,持续提供服务。

如果两个机房同时操作同一条数据,那么将发生冲突。因此该方案要求数据库或数据同步中间件具备合并数据,解决冲突的能力。比如 MySQL 提供双主架构,但 MongoDB、Redis 未提供该能力。解决冲突时,假如以时间为标尺,以后到达为准,那么要求两个机房的时钟严格同步。

6.2. 实施方案 2

从源头避免冲突,在接入层将请求区分开。比如按照业务类型、根据用户 ID 计算哈希值、按照地址位置等方式将请求分流到不同的机房。


7. 异地多活

在异地双活的基础上,部署多个机房:

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随着机房越来越多,当一个机房写入数据后,需要同步的机房也越来越多。为降低复杂度,将网状架构升级为星型

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一个机房写入数据只需要同步到中心机房,再由中心机房同步到其它机房。当中心机房发生故障时,将任意机房提升为中心机房,继续按照之前的架构提供服务。


8. 单元化

单元化架构也叫 Set 化架构。容灾以业务为中心。它将应用、数据、基础组件按照统一的维度切分成多个单元,每个单元处理一部分闭环流量。比如在一个机房内完成同一用户的所有相关请求,而不出现跨机房访问的情况。业务以单元作为部署单位,通过单元互备方式实现同城容灾或者异地容灾。

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9. 数据库架构

9.1. 主从架构

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9.2. MGR 架构

MySQL Group Replication(简称 MGR)是 MySQL 5.7.17 版本引入的服务端插件,用于创建高可用、可扩展、容错的复制拓扑结构。它基于原生的主从复制,将各节点归到一个组中,通过组内节点的通信协商(组通信协议基于 Paxos 算法),实现数据的强一致性、故障探测、冲突检测、节点加组、节点离组等功能。

mgrjiagou.jpg

上面 3 个节点互相通信,每当事件发生时,向其它节点传播该事件,然后协商,如果大多数节点都同意这次事件,那么该事件将通过,否则该事件将失败或回滚。这些节点可以是单主模式(single-primary),也可以是多主模式(multi-primary)。单主模式只有一个主节点接受写操作,主节点故障时自动选举主节点。多主模型下,所有节点都可以接受写操作。关于 MGR 的更多细节,请参阅 数据库系列之MySQL组复制MGR技术_mysql mgr-CSDN博客。


参考文档

  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/520280315

  • 超大规模数据库集群保稳系列之三:美团数据库容灾体系建设实践 - 美团技术团队

http://www.dtcms.com/wzjs/445212.html

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