我C，MySQL双主架构，原来能这么玩

Posted 2020-12-21

经常有朋友问，mysql双主的一致性问题，今天简单聊一聊。

MySQL为什么要使用双主架构？

MySQL最常见的集群架构，是一主多从，主从同步，读写分离的架构。通过这种方式，能够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。

为了保证MySQL写库的高可用，可以在一个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。

MySQL双主架构，会存在什么问题？

如果MySQL双主架构，同时提供服务，可能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。

举个栗子：

如上图所述，假设主库使用了auto increment来作为自增主键：
（1）两个MySQL主库设置双向同步可以用来保证主库的高可用；
（2）数据库中现存的记录主键是1，2，3；
（3）主库1插入了一条记录，主键为4，并向主库2同步数据；
（4）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；
（5）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；

能否在MySQL层面，保证两个主库生成的主键一定不冲突呢？

可以的，只需要为两个主库的自增ID：
（1）设置不同的初始值；
（2）设置相同的增长步长；

如上图所示：
（1）两个MySQL主库设置双向同步可以用来保证主库的高可用；
（2）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；
（3）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；
（4）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。

上述方案，依赖与数据库的配置，能不能由应用程序，来保证数据的一致性呢？

答案是肯定的，应用程序使用统一的ID生成器，可以保证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。
画外音：如何生成全局唯一趋势递增的ID，不展开。

引发不一致的根本原因，是保证高可用的两个主库都对外提供服务，如果只有一个主库对外提供服务，另一个主库平时不提供服务，仅仅在主库挂了的时候提供服务，能否消除上述数据不一致呢？
答案是悲观的，仍然不行。

使用虚IP+keepalived的方式保证数据库主库的高可用，平时只有一台主库提供服务，也可能出现数据不一致。

如上图所示：
（1）两个MySQL主库设置双向同步可以用来保证主库的高可用；
（2）只有主库1对外提供写入服务；
（3）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，备用主库顶上，保证主库的高可用；

切换过程中，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，仍可能引发数据不一致。

如上图所示：
（1）两个MySQL主库设置双向同步，可以用来保证主库的高可用，并设置了相同的虚IP；
（2）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，并向备用主库2同步数据；
（3）突然主库1网络异常，keepalived检测出异常后，实施虚IP漂移，备用主库2开始提供服务；
（4）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；

有没有办法缓解上述问题呢？

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，缓解上述问题：
（1）使用内网域名连接数据库，例如：db.kg.org；
（2）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；
（3）一开始db.kg.org指向ip1；
（4）用一个小脚本轮询探测ip1主库的连通性；
（5）当ip1主库发生异常时，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.kg.org解析到ip2；
（6）应用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；
画外音：本质上，这是一个可用性与一致性的折衷。

总结

MySQL主库高可用，主库一致性，一些小技巧：
（1）双主同步是一种常见的保证写库高可用的方式；
（2）设置相同步长，不同初始值，可以避免auto increment生成冲突主键；
（3）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；
（4）双主保证写库高可用，只有一个写库提供服务，并不能完全保证一致性；
（5）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，但牺牲了几秒钟的高可用；

希望大家有收获，谢转。

原创功能恢复了，“可喜可贺”。
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