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主備數(shù)據(jù)庫(kù)與多主數(shù)據(jù)庫(kù)的拓?fù)浔容^

譯文
數(shù)據(jù)庫(kù)
本文將以單個(gè)站點(diǎn)和多個(gè)站點(diǎn)的,主-備和多主模式為例,和您討論數(shù)據(jù)庫(kù)的各種部署類型,它們各自的特點(diǎn)和在功效上的利弊,以便您能夠設(shè)計(jì)出具有高可用性和業(yè)務(wù)彈性的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)。

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【51CTO.com快譯】如今,在各種類型的應(yīng)用項(xiàng)目中,業(yè)務(wù)規(guī)則日趨復(fù)雜,數(shù)據(jù)體量也日益增多。這些都給應(yīng)用后端的數(shù)據(jù)庫(kù)帶來(lái)了不小的壓力。而隨著應(yīng)用程序持續(xù)被越來(lái)越多的用戶所使用,您會(huì)逐漸發(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)庫(kù)層已經(jīng)成為了整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和性能瓶頸。因此,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層的高可用性,就成為了我們?cè)陧?xiàng)目設(shè)計(jì)與運(yùn)維過程中,經(jīng)常要考慮和解決的問題。

下面,我將以單個(gè)站點(diǎn)和多個(gè)站點(diǎn)的,主-備和多主模式為例,和您討論數(shù)據(jù)庫(kù)的各種部署類型,它們各自的特點(diǎn)和在功效上的利弊,以便您能夠設(shè)計(jì)出具有高可用性和業(yè)務(wù)彈性的數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)。

首先讓我們來(lái)看在單個(gè)站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)庫(kù)部署類型:

單節(jié)點(diǎn)

 

單個(gè)站點(diǎn)上的單節(jié)點(diǎn)部署

最基本的部署方式當(dāng)屬單個(gè)站點(diǎn)上的單節(jié)點(diǎn)架構(gòu)。在業(yè)務(wù)連續(xù)性方面,這顯然是最不具備優(yōu)勢(shì)的部署模式。由于無(wú)法提供高可用性,其唯一的DR(災(zāi)難恢復(fù))機(jī)制只能通過現(xiàn)有的備份文件,去恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)??梢?,這種類型的部署,通常出現(xiàn)在不太重要的環(huán)境中。例如,在CI/CD管道的技術(shù)中,自動(dòng)化測(cè)試已經(jīng)成為了該過程的一部分,那么在開發(fā)或使用過程中,我們就可以將諸如:CockroachDB、Oracle、以及SQL Server等幾乎所有數(shù)據(jù)庫(kù),都按照這種方式進(jìn)行部署。

單節(jié)點(diǎn)部署模式的好處是:

  • 由于只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要獲得數(shù)據(jù)庫(kù)的許可證,因此它具有一定的成本效益。但是,如果在真實(shí)的生產(chǎn)中采用此模式,那么由于業(yè)務(wù)中斷所帶來(lái)的損失,以及引發(fā)的補(bǔ)救成本,則可能是一個(gè)天文數(shù)字。

單節(jié)點(diǎn)部署模式的缺點(diǎn)是:

  • 缺乏HA(高可用性)。如果唯一的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤或問題,則無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障的轉(zhuǎn)移。因此,您必須手動(dòng)修復(fù)現(xiàn)有的失敗節(jié)點(diǎn),然后再?gòu)膫浞葜羞M(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。
  • 任何可能導(dǎo)致停機(jī)的維護(hù),都必須事先考慮到如何轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)流的傳輸;而任何對(duì)于系統(tǒng)的修補(bǔ)或升級(jí),也都會(huì)以某種形式給客戶或服務(wù)造成影響。

多節(jié)點(diǎn)

我們?cè)賮?lái)看單個(gè)站點(diǎn)上的多節(jié)點(diǎn)架構(gòu)。顯然,在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上,它會(huì)對(duì)DR和HA有所改進(jìn)。在此類部署中,我們一般可以選用主-被模式、或多主模式,并配置出2個(gè)或更多的節(jié)點(diǎn)。而且,這些節(jié)點(diǎn)通??梢苑植荚诓煌墓收嫌蛑校纾耗硞€(gè)機(jī)架、某組網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或磁盤。

主-被模式

主-被

這種模式通常是由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和n個(gè)被節(jié)點(diǎn)組成。這意味著,如果主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了問題,應(yīng)用程序可以立即指向被節(jié)點(diǎn),并將被節(jié)點(diǎn)提升為主節(jié)點(diǎn)。該過程往往是自動(dòng)完成的。不過,由于應(yīng)用程序在重新指向新的節(jié)點(diǎn)時(shí)需要切換時(shí)間,因此服務(wù)有可能會(huì)出現(xiàn)中斷。可見,該模式雖然優(yōu)于單節(jié)點(diǎn)的架構(gòu),但是仍非生產(chǎn)環(huán)境的完美部署方案??梢员慌渲弥?被模式的數(shù)據(jù)庫(kù)包括:Oracle、SQL Server、MySQL、以及Postgres。

主-被模式的優(yōu)點(diǎn)是:

  • 在您簽署了主數(shù)據(jù)庫(kù)支持協(xié)議后,某些數(shù)據(jù)庫(kù)提供商會(huì)允許您免費(fèi)地將其運(yùn)行在被節(jié)點(diǎn)上,因此該模式仍然具有一定的成本效益。
  • 相比單節(jié)點(diǎn)架構(gòu),該模式提供了更好的HA能力。

主-被模式的缺點(diǎn)是:

  • 既然增加了被節(jié)點(diǎn),那么它必然需要跑在相應(yīng)的硬件、或虛擬資源上,那么您將不得不為此支付額外的費(fèi)用。而且,它們只會(huì)在發(fā)生災(zāi)難或故障時(shí),才會(huì)被用到。
  • 由于在發(fā)生故障時(shí),所有服務(wù)器都需要重新同步,才能統(tǒng)一為主-被配置,因此其運(yùn)維的成本較高。

多主模式

單個(gè)站點(diǎn)上的多活模式

在這個(gè)模式中,集群中的所有節(jié)點(diǎn),都可以同時(shí)進(jìn)行讀寫操作。由于在多個(gè)活動(dòng)的集群中,所有節(jié)點(diǎn)都是平等的,因此它們沒有了所謂主節(jié)點(diǎn)和被節(jié)點(diǎn)的概念。據(jù)此,您不但擁有可控的HA和DR功能,而且還具有可以輕松擴(kuò)展的固有能力。目前,可以被部署為此類模式的數(shù)據(jù)庫(kù)包括:CockroachDB、Cassandra以及Couchbase。

多主模式的優(yōu)點(diǎn)是:

  • 無(wú)論是讀取還是寫入操作,都具有可擴(kuò)展性。
  • 其高可用性體現(xiàn)在系統(tǒng)執(zhí)行升級(jí)和修補(bǔ)等維護(hù)任務(wù)時(shí),不會(huì)產(chǎn)生任何停機(jī)。
  • 由于所有節(jié)點(diǎn)一直都處于活躍且被使用的狀態(tài),因此它們?cè)谫Y源利用率方面具有較高的成本效益。雖然由此會(huì)產(chǎn)生更高的預(yù)購(gòu)許可證的相關(guān)成本,但是該方案在市場(chǎng)上最具有成本效益。
  • 可以達(dá)到RPO(恢復(fù)數(shù)據(jù)點(diǎn)目標(biāo))為 0,而RTO(恢復(fù)時(shí)間目標(biāo))<10秒。

多主模式的缺點(diǎn)是:

  • 由于會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量的翻倍增加,因此該解決方案往往會(huì)影響到系統(tǒng)的整體性能。不過,這對(duì)于單個(gè)站點(diǎn)而言影響甚微,畢竟其網(wǎng)絡(luò)速度非常快,帶寬也很大。
  • 諸如Cassandra之類的技術(shù)往往需要定期的維護(hù)工作。也就是說(shuō),在完成了恢復(fù)操作之后,應(yīng)復(fù)查并確保所有節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù),被已完成復(fù)制、且保持一致。

總體而言,在單個(gè)站點(diǎn)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)部署的總體缺點(diǎn)在于,它無(wú)法應(yīng)對(duì)整個(gè)站點(diǎn)或區(qū)域的中斷情況。對(duì)此,我們往往需要用到下面將要討論到的多個(gè)站點(diǎn)部署的模式。

 

多個(gè)站點(diǎn)上的多活模式

多站點(diǎn)模式主要體現(xiàn)在不同的節(jié)點(diǎn)分布在不同的站點(diǎn)或區(qū)域中。如果我們需要通過在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方式,及時(shí)發(fā)現(xiàn)掉線的站點(diǎn)或區(qū)域,那么該部署模式則非常適合。也就是說(shuō),與單個(gè)站點(diǎn)的部署相比,多個(gè)站點(diǎn)部署的最大優(yōu)勢(shì)在于,您可以在某個(gè)或某幾個(gè)區(qū)域性數(shù)據(jù)中心、或站點(diǎn)出現(xiàn)中斷時(shí),仍然可以提供原有的數(shù)據(jù)服務(wù)。

如前所述,在單個(gè)站點(diǎn)中,多主與主-被模式有著許多相似的優(yōu)缺點(diǎn)。但是,對(duì)于多個(gè)站點(diǎn)而言,我們應(yīng)當(dāng)更多地考慮以下兩個(gè)方面:

  • 網(wǎng)絡(luò)延遲 - 由于各個(gè)站點(diǎn)通常是通過在地理上分散性,來(lái)提高服務(wù)的魯棒性,因此,由此帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)延遲,往往會(huì)影響到應(yīng)用程序的響應(yīng)時(shí)間。不過,諸如CockroachDB之類的數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)允許您使用其地理分區(qū)(Geo-Partitioning)的功能,來(lái)管控部分延遲的現(xiàn)象。您可以通過閱讀鏈接--https://www.cockroachlabs.com/docs/v19.1/demo-geo-partitioning,來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容。當(dāng)然,您也必須為保持區(qū)域性數(shù)據(jù)中心的魯棒性,而承擔(dān)相應(yīng)的貨幣成本。
  • DR — 您必須為集群內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)實(shí)施備份,而不僅僅只是為了單個(gè)節(jié)點(diǎn)的主-被方案。

當(dāng)然,您可以根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需求,選用其他更為可靠的解決方案。

小結(jié)

正如我們?cè)谏鲜雒恳环N部署方案的優(yōu)缺點(diǎn)中所介紹的那樣,無(wú)論您選擇的哪一種解決方案,都需要考慮和滿足應(yīng)用業(yè)務(wù)的連續(xù)性(如HA和DR)、總體擁有成本(完整的TCO,不僅包括前期的構(gòu)建支出,還包含了運(yùn)維與中斷所產(chǎn)生的成本)、以及性能上的綜合需求。

原文標(biāo)題:Active-Passive vs Multi-Active Database Topologies,作者:Daniel Holt

【51CTO譯稿,合作站點(diǎn)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原文譯者和出處為51CTO.com】

 

責(zé)任編輯:華軒 來(lái)源: 51CTO
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