gelera集群详解

Posted 2021-12-02 zhou2019

【mysql】galera集群原理简介

 

1. 特性

   基于行复制的完全并行同步复制
   实时多主架构，任意节点可读写
   无延迟复制，事务零丢失，可靠健壮的读写体验。
   自动化节点关系控制：节点故障自动摘除，节点加入自动协调
   接近原生的MySQL数据库连接的体验

   2.应用

   percona分支的PXC集群，
   Maria分支的MariaDB Cluster集群

   3.原理简析

   当一个事务在当前写入的节点提交后，通过wsrep API（write set replication API）将这个事务变成
   写集(write set)广播到同集群的其他节点中，其他节点收到写集事务后，对这个事务进行可行性检查，
   并返回结果给wsrep API。
   若大多数节点都预估自己可以成功执行这个事务，则wsrep API会做出仲裁，通知所有可以成功执行这
   个事务的节点提交这个事务，并将事务成功提交的消息返回给客户端，同时根据需要剔除没有成功执行
   事务的节点

   4.galera共享库

   galera本身是作为一个插件式的共享库文件，MySQL通过调用galera写集复制API挂钩，获得galera集群
   特性。
   4.1 galera共享库组成部分
   galera库是一个提供准备，复制，应用写集事务功能的协议栈，其重要组成部分为：
   wsrep API：写集复制功能组件，负责提供关系型数据库管理与复制服务，定义接口
   wsrep hooks：在数据库引擎中的集成写集组件
   Gelera Provider：将共享库转化为wsrep API
   Certification Layer:保护写集并完整性，验证写集完整性
   replication:管理复制协议，提供完整的指令系统
   GCS framwork：为集群组通信提供插件架构

   5.优势

   与异步复制相比：
   数据一致性强，传统异步复制并不能保证主从数据一致性，这是由于一般情况下，主库多线程并发执行
   事务，但从库却只有一个线程重做事务，在高压力情况下必然会导致主从延迟。
   与使用半同步复制或分布式锁实现的同步复制相比：
   性能高，扩展性好，半同步复制在高负载甚至从库性能较差的情况下，难以保证其性能。即使自动的
   从半同步复制切换到异步复制，也会牺牲其最大的优点：一致性。其扩展友好度也较差
   galera集群的独特优势：
   1.集群中的每个节点都保存着一份完整的数据副本，数据备份安全性高
   2.集群扩展性强，可以自适应的增加或者下线节点：
   新节点上线时，可以空库状态直接从集群中获取全量数据传输(SST)，也可以选择从恢复最新备份状
   态加入集群，获取差量数据传输（IST）
   下线维护其中一个节点时，直接关闭实例，集群就会自动踢出这个节点。维护完毕上线后，会根据自身
   数据与集群数据的落后程度决定通过SST或者IST传输数据。
   3.高效的同步效率，提供了高性能的读写状态（相对于同步复制）。由于同步机制的原因，甚至可以
   通过增加slave线程的办法更进一步提高节点同步效率
   4.更加友好的软硬件兼容性：MySQL官方的NDB，虽然也可以实现同样功能，但因对软硬件要求较高，
   导致其使用量与galera集群不在一个数量级，其增加节点容易，但无法不停机移除节点

   6.缺点：

   DDL操作会严重阻塞同步线程，线上大动作DDL会导致有可能导致节点堵塞无响应，更进一步会导致
   部分节点下线。实际使用中需要搭配pt-osc或者gh-osc等在线DDL工具来进行操作DDL。

附：无延迟复制是指写集同一时间提交，但实际环境中可能因为部分原因导致节点间执行速度有差异，但从理念上已经比半同步复制更先进了一些
本文部分内容参考了galera官方网站的内容，与其《Minimizing downtime and maximizing elasticity with Galera Cluster for MySQL》白皮书