我C，MySQL雙主架構，原來能這么玩
經常有朋友問，MySQL雙主的一致性問題，今天簡單聊一聊。
MySQL為什么要使用雙主架構?
MySQL最常見的集群架構，是一主多從，主從同步，讀寫分離的架構。通過這種方式，能夠擴充數據庫的讀性能，保證讀庫的高可用，但此時寫庫仍然是單點。
為了保證MySQL寫庫的高可用，可以在一個MySQL數據庫集群中可以設置兩個主庫，并設置雙向同步，以冗余寫庫的方式，來保證寫庫的高可用。
MySQL雙主架構，會存在什么問題?
如果MySQL雙主架構，同時提供服務，可能會引發數據的一致性問題。因為數據的同步有一個時間差，并發的寫入可能導致數據同步失敗，引起數據丟失。
舉個栗子：
如上圖所述，假設主庫使用了auto increment來作為自增主鍵：
- 兩個MySQL主庫設置雙向同步可以用來保證主庫的高可用;
- 數據庫中現存的記錄主鍵是1，2，3;
- 主庫1插入了一條記錄，主鍵為4，并向主庫2同步數據;
- 數據同步成功之前，主庫2也插入了一條記錄，由于數據還沒有同步成功，插入記錄生成的主鍵也為4，并向主庫1也同步數據;
- 主庫1和主庫2都插入了主鍵為4的記錄，雙主同步失敗，數據不一致;
能否在MySQL層面，保證兩個主庫生成的主鍵一定不沖突呢?
可以的，只需要為兩個主庫的自增ID：
設置不同的初始值;
設置相同的增長步長;
如上圖所示：
- 兩個MySQL主庫設置雙向同步可以用來保證主庫的高可用;
- 庫1的自增初始值是1，庫2的自增初始值是2，增長步長都為2;
- 庫1中插入數據主鍵為1/3/5/7，庫2中插入數據主鍵為2/4/6/8，不沖突;
- 數據雙向同步后，兩個主庫會包含全部數據;
如上圖所示，兩個主庫最終都將包含1/2/3/4/5/6/7/8所有數據，即使有一個主庫掛了，另一個主庫也能夠保證寫庫的高可用。
上述方案，依賴與數據庫的配置，能不能由應用程序，來保證數據的一致性呢?
答案是肯定的，應用程序使用統一的ID生成器，可以保證ID的生成不沖突。
如上圖所示，調用方插入數據時，帶入全局唯一ID，而不依賴于數據庫的auto increment，也能解決這個問題。
畫外音：如何生成全局唯一趨勢遞增的ID，不展開。
引發不一致的根本原因，是保證高可用的兩個主庫都對外提供服務，如果只有一個主庫對外提供服務，另一個主庫平時不提供服務，僅僅在主庫掛了的時候提供服務，能否消除上述數據不一致呢?
答案是悲觀的，仍然不行。
使用虛IP+keepalived的方式保證數據庫主庫的高可用，平時只有一臺主庫提供服務，也可能出現數據不一致。
如上圖所示：
- 兩個MySQL主庫設置雙向同步可以用來保證主庫的高可用;
- 只有主庫1對外提供寫入服務;
- 兩個主庫設置相同的虛IP，在主庫1掛掉或者網絡異常的時候，虛IP自動漂移，備用主庫頂上，保證主庫的高可用;
切換過程中，由于虛IP沒有變化，所以切換過程對調用方是透明的，但在極限的情況下，仍可能引發數據不一致。
如上圖所示：
- 兩個MySQL主庫設置雙向同步，可以用來保證主庫的高可用，并設置了相同的虛IP;
- 網絡抖動前，主庫1對上游提供寫入服務，插入了一條記錄，主鍵為4，并向備用主庫2同步數據;
- 突然主庫1網絡異常，keepalived檢測出異常后，實施虛IP漂移，備用主庫2開始提供服務;
- 在主鍵4的數據同步成功之前，主庫2插入了一條記錄，也生成了主鍵為4的記錄，結果導致數據不一致;
有沒有辦法緩解上述問題呢?
虛IP漂移，雙主同步延時導致的數據不一致，本質上，需要在雙主同步完數據之后，再實施虛IP偏移。
使用內網DNS探測，緩解上述問題：
- 使用內網域名連接數據庫，例如：db.kg.org;
- 主庫1和主庫2設置雙主同步，不使用相同虛IP，而是分別使用ip1和ip2;
- 一開始db.kg.org指向ip1;
- 用一個小腳本輪詢探測ip1主庫的連通性;
- 當ip1主庫發生異常時，腳本delay一個x秒的延時，等待主庫2同步完數據之后，再將db.kg.org解析到ip2;
- 應用程序以內網域名進行重連，即可自動連接到ip2主庫，并保證了數據的一致性;
畫外音：本質上，這是一個可用性與一致性的折衷。
總結
MySQL主庫高可用，主庫一致性，一些小技巧：
- 雙主同步是一種常見的保證寫庫高可用的方式;
- 設置相同步長，不同初始值，可以避免auto increment生成沖突主鍵;
- 不依賴數據庫，業務調用方自己生成全局唯一ID是一個好方法;
- 雙主保證寫庫高可用，只有一個寫庫提供服務，并不能完全保證一致性;
- 內網DNS探測，可以實現在主庫1出現問題后，延時一個時間，再進行主庫切換，以保證數據一致性，但犧牲了幾秒鐘的高可用;
【本文為51CTO專欄作者“58沈劍”原創稿件，轉載請聯系原作者】
