隨著各行業業務數據和數據結構復雜程度的不斷攀升，數據庫的訪問壓力正不斷增強。在大型應用系統中往往存在上百萬的用戶，有上千萬的數據量，產生眾多的數據庫查詢操作，也有較多的數據庫寫操作。如果能將數據庫的讀寫操作分離，無疑能大幅提升系統性能。

一、 系統概述

在一個高并發的事務型系統中，當寫事務占的比例相對讀事務相對較小時，可以借助DM7的主備系統備機可讀的特點，將讀事務轉移到備機執行，減少單節點的并發壓力，通過增加備機節點資源，提高系統的并發能力，增強系統性能。

DM7提供一種獨具創新的主備方案，即時歸檔主備系統，該系統可通過客戶端來實現讀寫事務的自動分離，讀事務在備機執行，寫事務在主機執行，減輕主機的負載。備機可以配置多個，備機配置的越多，更能分擔主機的壓力，系統整體并發效率越高。

二、 讀寫分離流程

DM7使用JDBC驅動與服務器結合的方式實現讀寫分離，大致流程如下：

1) 用戶登錄后，客戶端首先連接到主機，主機根據即時歸檔的配置，獲取一個有效的備機信息，并返回給客戶端。

2) 客戶端根據主機返回的備機IP和端口，建立與該備機的連接。

3) 客戶端執行語句時先在備機上執行，如果是只讀事務，則只在備機上執行。

4) 如果系統收到客戶端試圖在備機模式下修改數據等錯誤，則說明該事務是寫事務，則轉移到主機上執行。

5) 一旦主機上執行的寫事務提交，則下次繼續從備機開始執行。

6) 為了實現負載均衡，防止出現讀事務過多占用備機資源、主機空閑的情況，客戶端采用一定的算法進行均衡，主機上也會執行一部分讀事務。

圖1 讀寫分離流程

三、 即時歸檔

DM7支持多種歸檔類型，本地歸檔、實時歸檔、同步歸檔、異步歸檔等類型。為了實現讀寫分離，新增一種即時歸檔（Timely archive）類型，以區別實時歸檔。

實時歸檔是實時發送日志到備機，備機收到日志不會等待日志APPLY完成，立即響應給主機，主機收到響應后才刷本地日志。

即時歸檔是一種比實時歸檔更加嚴格的遠程歸檔方式，先刷本地日志，然后發送到備機，并且等待備機APPLY完成，之所以要這么做，原因有2個:

首先，即時歸檔主備系統不會發生主備切換，在主機發送完日志到備機后刷日志前主機崩潰的情況下，不能讓備機多一段日志，確保主機數據是完整且***的。

其次，需要保證主備機的數據一致性，避免從備機讀的數據到主機進行更新時數據已經不一致了。

在某些不需要保證嚴格一致性的情況下，可以通過dmarch.ini中的ARCH_WAIT_APPLY配置項，來配置不需要等待備機重做完日志的主備系統，類似于實時歸檔，可以進一步提高系統性能。

四、 事務一致性

若事務全為讀操作，則全部在備機上執行。

若事務全為寫操作，則全部在主機上執行。

若事務既有讀又有寫，備機會將寫操作返回給主機執行，該事務中從寫操作開始以后所有操作均在主機上執行，保證事務一致性。

五、 數據同步

配置讀寫分離集群之前，必須先同步主備機數據，確保兩者保持完全一致；主數據庫可以是新初始化的數據，也可以是正在生產、使用中的數據。DM7提供了兩種方式初始化同步主備機數據，數據文件拷貝以及備份還原方式。

不能使用分別初始化庫的方法，原因如下：

1) 每個庫都有一個***魔數（permenant_magic），主備機傳送日志時會判斷這個值是否一樣，確保來自同一個庫，不同的庫傳送不了日志

2) 由于dminit初始化數據庫時，會生成隨機密鑰用于加密，每次生成的密鑰都不相同，備機無法解析采用主機密鑰加密的數據

1. 數據文件拷貝

如果搭建系統之前，數據庫系統已經上線運行了，可通過拷貝數據文件的方式實現主備數據庫的同步。具體步驟包括：

1) 正常關閉數據庫。

2) 嚴格按照數據文件在主機上的分布，拷貝數據文件到備機的對應目錄。

3) 如果數據文件統一存放在一個目錄下，則直接拷貝整個目錄即可。

2. 備份還原方式

用戶也可以通過脫機備份、脫機還原的方式同步主備機數據，更詳細的說明可以參考備份恢復相關文檔。具體步驟包括：

1) 正常關閉數據庫

2) 進行脫機備份

3) 拷貝備份文件到備機

4) 執行脫機數據庫恢復

六、 讀寫分離效果

搭建1主2備系統，***情況可提升吞吐量250%。

圖2 讀寫分離測試效果

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