互联网一致性架构设计 -- DB双主一致性
互联网一致性架构设计 -- DB双主一致性
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。
解决方法
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。
需求分析
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，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
解决方法
- 相同步长免冲突：设置不同初始值，增长步长一样。
- 上游生成ID避冲突：通过ID生成器生成数据库ID。
- 消除双写不治本：一个主库支持服务，另一个做备份，shadow-master
- 内网DNS探测
相同步长免冲突
- 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-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。
上游生成ID避冲突
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》。
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。
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
缺陷
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
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
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