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多機房該如何部署?數(shù)據(jù)如何同步?

網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
多機房部署相對于單個機房,其難度、開發(fā)、資源開銷都是級數(shù)上升。因此具體的架構(gòu)需要根據(jù)實際需求來選擇。本文旨在介紹多機房部署的幾種類型,開拓大家的思路。實際的多機房部署形式可能也與上述的都不一樣,但是思路大體是相同的。?

作者 | 郭冠華,單位:中國移動智慧家庭運營中心

?Labs 導(dǎo)讀

服務(wù)的可用性就是網(wǎng)絡(luò)的平均無故障率。對于一個平臺來講,這是非常重要的指標(biāo)之一。當(dāng)前主要使用的可用率為4個9,即99.99%。也意味著每年最多只能有52分鐘的故障時間。

Part 01  雙活、多活解決的問題

雖然通過負(fù)載均衡等方式,可以應(yīng)對單節(jié)點故障。但當(dāng)出現(xiàn)小概率不可抗力的時候(自然災(zāi)害、停電、挖斷光纜等情況),整個機房不可用的情況依然會出現(xiàn)。近年來,支付寶、微博、B站等均出現(xiàn)過機房級的故障,因此一個或者多個便于快速切換的機房就成了backup(備用)。同時,多活的一個次要條件就是可以部署在不同的位置,通過物理上的距離減少,來提升響應(yīng)速度。分機房部署也可以大大地減少單機房資源的需求。

Part 02  同城備份還是同城雙活?

同城進(jìn)行部署服務(wù)的最大好處就是機房空間距離小,通過專線進(jìn)行連接,機房間時延可以穩(wěn)定到3ms以內(nèi),因此服務(wù)可以跨機房訪問數(shù)據(jù)。

于是,最簡單的雙活方式如下:我們可以稱之為同城備份,數(shù)據(jù)庫放在機房A,并定期將數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)同步至機房B。好處是實現(xiàn)簡單、方便橫向的服務(wù)拓展。如果發(fā)生機房級別的災(zāi)害,可以盡快從機房B將數(shù)據(jù)恢復(fù)。但是問題也出在這里:機房B并沒有數(shù)據(jù)庫,無法完全接替機房A的作用。

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圖一 同城備份

為了解決上述的問題,可以在機房B內(nèi)放置數(shù)據(jù)庫從庫,并將機房A的數(shù)據(jù)實時同步到機房B:即A機房中的數(shù)據(jù)庫為主庫,機房B中為從庫。若發(fā)生機房A故障,則可以將流量切到B機房,并停止實時同步,把機房B中的數(shù)據(jù)庫置為主庫。

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圖二 同城同步

該機房的主要問題是需要人工干預(yù)較多。除了數(shù)據(jù)庫和DNS的切換之外,還需要修改大量數(shù)據(jù)庫的配置。總體上,該架構(gòu)可以以較快時間恢復(fù)服務(wù),對于同城的多機房,已經(jīng)足夠。

Part 03  異地多活的新問題

異地多活不同于同城的情況,首先就是機房間哪怕使用專線,延時的問題也無法解決(想要異地訪問數(shù)據(jù)庫幾乎不可能)。

首先我們想到的是,有沒有一種方法可以盡量避免信息的同步?那就是下圖的方式:通過地理、用戶哈希、設(shè)備id哈希等方式,將請求在DNS層分流到多個機房。每個機房處理固定用戶請求,從而可以將兩個機房間數(shù)據(jù)同步減少到最少,也將每個機房的數(shù)據(jù)量減少到最少的量。但是數(shù)據(jù)同步只能靠業(yè)務(wù)進(jìn)行同步,而不是數(shù)據(jù)庫工具進(jìn)行同步。

分治的方式看起來很理想,但實際上也會有其他的問題。比如,使用地理方式進(jìn)行劃分(即使用ip進(jìn)行劃分)的方案,用戶位置發(fā)生變化導(dǎo)致請求到其他機房,如何進(jìn)行數(shù)據(jù)同步?使用用戶id哈希進(jìn)行分片的方案,需要進(jìn)行橫向擴容時,舊數(shù)據(jù)如何處理?發(fā)生故障時,其他機房如何短時間內(nèi)同步其他分片數(shù)據(jù)等等。

總之,分片方式并非是完美的解決方法。

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圖三 異地雙活

Part 04  異地同步數(shù)據(jù)

到這里,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,多個機房間的數(shù)據(jù)一定是需要同步的,這是異地多機房的必由之路。

數(shù)據(jù)的同步方式可以通過業(yè)務(wù)方式,也可以通過數(shù)據(jù)庫中間件進(jìn)行。下圖中的方式就是機房間進(jìn)行同步,這種方式確實增大了業(yè)務(wù)的復(fù)雜性,并且會隨著機房的拓展,機房間同步的情況會更加復(fù)雜。

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圖四 網(wǎng)狀同步

在上述的架構(gòu)中,如果設(shè)置一個中心的數(shù)據(jù)節(jié)點,所有機房通過中心數(shù)據(jù)節(jié)點來進(jìn)行同步,數(shù)據(jù)流就會從“網(wǎng)狀”變成“星狀”。大大減少同步工作和復(fù)雜性。但是這一方案,實質(zhì)上是與我們追求的分布式部署理念的一種背離。

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圖五 網(wǎng)狀星狀同步

Part 05  分布式數(shù)據(jù)庫,是銀彈嗎?

不僅是在多機房部署的情況下,隨著數(shù)據(jù)量的急劇增大,針對Mysql的分庫分表,開發(fā)人員對JDBC Proxy還有DB Proxy進(jìn)行了深入的實戰(zhàn)。大家越來越發(fā)現(xiàn),承認(rèn)數(shù)據(jù)庫分片是很有必要的。在該基礎(chǔ)上,許多分布式數(shù)據(jù)庫如cockroach、TiDB隨之產(chǎn)生。分布式數(shù)據(jù)庫天生支持多集群、多機房的部署,這與異地多活的需求不謀而合。

通過分布式數(shù)據(jù)庫,既可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的橫向拓展,也可以減少業(yè)務(wù)上數(shù)據(jù)同步的復(fù)雜性,幾乎可以說是一舉多得。

此外,數(shù)據(jù)庫對于資源的需求也很高,一個三集群的TiDB,至少需要9臺物理機,10個萬兆網(wǎng)卡以及之間的3條專線。

另外的缺點是改架構(gòu)對于分布式數(shù)據(jù)庫集群間的延時,相對苛刻,這也阻礙了改架構(gòu)在較廣域的地區(qū)無限擴容。

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圖六 分布書數(shù)據(jù)庫多機房

Part 06  總結(jié)

多機房部署相對于單個機房,其難度、開發(fā)、資源開銷都是級數(shù)上升。因此具體的架構(gòu)需要根據(jù)實際需求來選擇。本文旨在介紹多機房部署的幾種類型,開拓大家的思路。實際的多機房部署形式可能也與上述的都不一樣,但是思路大體是相同的。?

責(zé)任編輯:未麗燕 來源: 移動Labs
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