MySQL官方高可用方案详解：从基础复制到跨地域集群

MySQL官方高可用方案详解：从基础复制到跨地域集群

MySQL官方提供了多种高可用部署方案，从最基础的主从复制到组复制再到InnoDB Cluster等等。本文以MySQL 8.0版本为准，介绍不同高可用方案的架构原理及使用场景。

MySQL Replication

MySQL Replication是官方提供的主从同步方案，用于实现数据从一个MySQL实例（称为源或主服务器，Master）自动复制到一个或多个其他MySQL实例（称为副本或从服务器，Slave）。这是目前应用最广的MySQL容灾方案，也是一切高可用方案的基础。

Replication用两个或以上的实例搭建了MySQL主从复制集群，主节点处理写操作，从节点异步或半同步复制数据。虽然功能相对简单，但通过设置多个从节点可以实现读写分离和一定程度的故障转移。

主要特性：

• 异步复制：默认情况下，MySQL使用异步复制，主服务器在写入数据后即认为操作完成，而不等待从服务器确认。
• 半同步复制：在半同步复制模式下，主服务器在提交事务时会等待至少一个从服务器确认接收到数据。
• 延迟复制：可以配置从服务器延迟一定时间接收主服务器的数据，用于防止误操作等场景。

适用场景：

• 读密集型应用：在需要高读取性能的场景下，读写分离架构可以有效提升性能。
• 数据备份和容灾：用作数据实时备份和故障恢复的场景。
• 业务分布：适合对高可用要求不高的业务，允许丢数据及同步延迟。

MySQL Group Replication

MySQL Group Replication（简称MGR）是MySQL 5.7版本之后引入的一种高可用性和高扩展性的解决方案，基于原生复制技术和Paxos协议实现。它提供了高一致性、高容错性、高扩展性和高灵活性。可以使用单主模式或双主模式，集群一般至少由三个节点组成。

主要特性：

• 多主复制：允许多个节点同时处理读写请求，从而提高系统的吞吐量和可靠性。
• 自动故障转移：当某个节点发生故障时，Group Replication会自动重新配置集群，确保服务的连续性。
• 强一致性：使用分布式协议确保数据在所有节点之间的一致性，避免数据冲突和不一致。
• 冲突检测与解决：内置冲突检测机制，能够自动处理并解决数据冲突。

适用场景：

• 高可用性需求：适用于需要高可用性和数据强一致性的场景。
• 分布式系统：适用于需要分布式数据处理和高吞吐量的应用。
• 自动化管理：适用于希望通过自动化工具简化管理和运维的企业。

MySQL InnoDB Cluster

MySQL InnoDB Cluster是MySQL官方提供的一种原生高可用性和高可扩展性解决方案。它通过使用Group Replication来实现数据的自动复制和高可用性，并结合MySQL Shell及MySQL Router，提供了更全面的高可用解决方案，包括自动安装、配置、管理和监控MySQL集群的能力。

架构示意图如下：

InnoDB Cluster集群内部基于MySQL组复制构建，提供自动成员管理，容错，自动故障转移动能等。利用MySQL Shell提供的AdminAPI功能来管理和配置InnoDB Cluster。利用MySQL Router提供路由功能，将客户端应用程序透明地连接到服务器实例，如果服务器实例发生意外故障，集群会自动重新配置。

主要特性：

• 自动故障转移：在主节点出现故障时，系统可以自动将读写请求切换到可用的从节点，确保服务的连续性。
• 强一致性：利用Group Replication确保所有节点的数据一致性。
• 读写分离：支持读写分离，提高系统的读性能。
• 简化管理：通过MySQL Shell和AdminAPI进行自动化管理，简化集群的部署和运维。

适用场景：

• 适用于需要高可用性、高一致性和高读性能的应用场景，推荐使用MySQL 8.0的高版本进行部署。

MySQL InnoDB ClusterSet

MySQL InnoDB ClusterSet是在InnoDB Cluster基础上的扩展，旨在提供跨地域的高可用性和容灾能力。它集成多个InnoDB Cluster，实现跨地域的数据复制和故障转移。

InnoDB ClusterSet使用专用的ClusterSet复制通道自动管理从主集群到副本集群的复制。如果主集群由于数据中心损坏或网络连接丢失而变得无法使用，用户可以激活副本集群以恢复服务的可用性。

主要特性：

• 跨地域高可用：通过多个地理位置的集群实现跨地域的高可用性和容灾能力。
• 一致性协调：ClusterSet Manager统一管理和协调多个集群间的数据一致性和故障转移。
• 异步复制：各个集群间的数据同步采用异步复制技术，确保数据在灾难情况下的快速恢复。

适用场景：

• 适用于需要跨地域部署和高可用的场景，如全球分布的业务系统、大型企业的多数据中心部署等。

MySQL InnoDB ReplicaSet

MySQL InnoDB ReplicaSet是基于传统主从复制架构的高可用性方案，只是集成了MySQL Shell及MySQL Router进行配置及管理。InnoDB ReplicaSet不提供InnoDB Cluster提供的所有功能，例如自动故障转移或多主模式。但是它确实支持以类似方式配置、添加和删除实例等功能。在主节点不可用的情况下，需要使用AdminAPI手动触发故障转移。

主要特性：

• 主从复制：基于异步复制技术，将数据从主节点复制到一个或多个从节点。
• 手动故障转移：在主节点故障时需要手动进行故障转移。
• 易于管理：架构相对简单，配置和管理较为方便。

适用场景：

• 适用于中小型企业的业务系统、开发和测试环境等不需要复杂高可用性和自动故障转移的场景。

几种方案对比

下面我们从几个不同维度来对比这几种方案，以表格形式列出，更清晰明确。

这些方案各有特点，适用于不同的业务场景和需求。选择合适的高可用方案时，需要基于实际业务需求、技术实力、成本预算、数据一致性、写入性能、系统复杂度和运维成本等因素。

总结

本文介绍了MySQL官方提供的几种高可用方案，除此之外，还有其他借助中间件搭建的高可用方案，例如：MHA、MMM、及借助Keepalived、ProxySQL、Orchestrator等工具的其他高可用方案。总而言之，高可用方案虽多，选择时还是要基于实际业务需求出发，综合考虑多种因素。