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MySQL 8.2 瘋了!讀寫分離竟讓數(shù)據(jù)庫秒變 “雙引擎”?

數(shù)據(jù)庫 MySQL
關(guān)于 MySQL 8.2 的雙引擎讀寫分離,咱們就聊到這里。相信大家對(duì)這個(gè)新特性已經(jīng)有了比較深入的了解,也看到了它在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢和價(jià)值。

兄弟們,不知道你們有沒有這樣的經(jīng)歷:當(dāng)項(xiàng)目上線一段時(shí)間后,數(shù)據(jù)庫的壓力越來越大,讀寫操作擠成一團(tuán),就像早高峰的地鐵,進(jìn)也進(jìn)不去,出也出不來。這時(shí)候,大家首先想到的解決方案往往是讀寫分離 —— 讓主庫負(fù)責(zé)寫,從庫負(fù)責(zé)讀,理論上能分擔(dān)壓力,提升性能。但現(xiàn)實(shí)中,傳統(tǒng)的讀寫分離方案就像一個(gè)不太靠譜的隊(duì)友,總是狀況百出:主從延遲、數(shù)據(jù)不一致、從庫負(fù)載過高…… 讓人頭疼不已。

不過,MySQL 8.2 版本的到來,就像給數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域投下了一顆炸彈,直接讓讀寫分離玩出了新花樣 —— 數(shù)據(jù)庫竟然變成了 "雙引擎"!這到底是怎么回事?別著急,咱們慢慢聊。

一、傳統(tǒng)讀寫分離:想說愛你不容易

在聊 MySQL 8.2 的新特性之前,咱們先回顧一下傳統(tǒng)的讀寫分離方案。傳統(tǒng)的讀寫分離,簡單來說就是在應(yīng)用層做判斷,寫操作發(fā)送到主庫,讀操作發(fā)送到從庫。這種方案在早期確實(shí)解決了一些問題,但隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展,弊端也越來越明顯。

(一)主從延遲:永遠(yuǎn)追不上的尾巴

主庫在處理寫操作后,需要將數(shù)據(jù)同步到從庫。這個(gè)同步過程并不是實(shí)時(shí)的,尤其是在數(shù)據(jù)量大、寫操作頻繁的情況下,主從延遲會(huì)越來越嚴(yán)重。想象一下,用戶剛剛在主庫寫入了一條重要數(shù)據(jù),馬上就去從庫讀取,結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)還沒同步過來,這體驗(yàn)得多差。對(duì)于一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的業(yè)務(wù),比如電商的庫存查詢、金融的交易記錄查看,主從延遲簡直就是災(zāi)難。

(二)數(shù)據(jù)不一致:讓人失眠的隱患

除了主從延遲,還有數(shù)據(jù)不一致的問題。比如,主庫在同步數(shù)據(jù)到從庫的過程中,可能會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障、硬件故障等原因?qū)е峦街袛?,這時(shí)候主從庫的數(shù)據(jù)就不一致了。雖然可以通過一些機(jī)制來恢復(fù),但在恢復(fù)的過程中,業(yè)務(wù)可能會(huì)受到影響。而且,即使同步正常,從庫在讀取數(shù)據(jù)時(shí),也可能會(huì)因?yàn)槭聞?wù)的隔離級(jí)別等問題,讀到臟數(shù)據(jù)、不可重復(fù)讀的數(shù)據(jù)等,這對(duì)業(yè)務(wù)的正確性是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

(三)從庫負(fù)載:難以承受之重

隨著讀操作的增加,從庫的負(fù)載也會(huì)越來越高。尤其是在一些熱門業(yè)務(wù)中,讀操作可能是寫操作的幾十倍甚至幾百倍,從庫可能會(huì)不堪重負(fù),出現(xiàn)性能瓶頸。這時(shí)候,可能需要增加從庫的數(shù)量來分擔(dān)壓力,但這又會(huì)帶來新的問題,比如主庫需要同步到更多的從庫,增加了主庫的負(fù)擔(dān),同時(shí)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。

二、MySQL 8.2 大招:雙引擎讀寫分離

面對(duì)傳統(tǒng)讀寫分離的種種問題,MySQL 8.2 推出了一個(gè)革命性的特性 —— 雙引擎讀寫分離。簡單來說,就是在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)例中,主庫使用一種存儲(chǔ)引擎,從庫使用另一種存儲(chǔ)引擎,從而實(shí)現(xiàn)更高效的讀寫分離。

(一)兩大引擎強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手

在 MySQL 8.2 中,主庫默認(rèn)使用 InnoDB 存儲(chǔ)引擎,這是 MySQL 中最常用的存儲(chǔ)引擎,支持事務(wù)、行級(jí)鎖、外鍵等特性,適合處理寫操作頻繁的業(yè)務(wù)。而從庫則可以使用 MyRocks 存儲(chǔ)引擎,MyRocks 是基于 RocksDB 開發(fā)的存儲(chǔ)引擎,在讀取性能和壓縮比方面表現(xiàn)出色,適合處理讀操作頻繁的業(yè)務(wù)。

InnoDB 就像是一個(gè)穩(wěn)重的大哥,擅長處理各種復(fù)雜的寫操作,保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性;MyRocks 則像是一個(gè)靈活的小弟,在讀取數(shù)據(jù)時(shí)速度飛快,能夠輕松應(yīng)對(duì)大量的讀請(qǐng)求。兩者聯(lián)手,就像組成了一個(gè)超級(jí)戰(zhàn)隊(duì),讓數(shù)據(jù)庫在讀寫分離方面有了質(zhì)的飛躍。

(二)如何實(shí)現(xiàn)雙引擎配置

說了這么多,大家一定想知道如何在 MySQL 8.2 中配置雙引擎讀寫分離吧。其實(shí),配置過程并不復(fù)雜,只需要在數(shù)據(jù)庫的配置文件中進(jìn)行一些簡單的設(shè)置即可。

首先,需要確保 MySQL 8.2 版本已經(jīng)正確安裝,并且已經(jīng)啟用了 MyRocks 存儲(chǔ)引擎。如果沒有啟用,可以通過以下命令啟用:

INSTALL PLUGIN rocksdb SONAME 'librocksdb.so';

然后,在配置文件 my.cnf 中添加以下配置:

[mysqld]
slave_storage_engine=rocksdb

這樣,從庫就會(huì)使用 MyRocks 存儲(chǔ)引擎,而主庫仍然使用 InnoDB 存儲(chǔ)引擎。需要注意的是,在配置雙引擎之前,需要確保主從復(fù)制已經(jīng)正確配置,并且主從庫的數(shù)據(jù)已經(jīng)同步完成。

(三)雙引擎的優(yōu)勢:不止是 1+1=2

雙引擎讀寫分離帶來的優(yōu)勢是多方面的,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止是主庫和從庫使用不同引擎這么簡單。

  1. 性能大幅提升:MyRocks 存儲(chǔ)引擎在讀取性能上比 InnoDB 有很大的優(yōu)勢,尤其是在處理大量的范圍查詢、排序查詢等操作時(shí)。同時(shí),MyRocks 的壓縮比很高,可以節(jié)省大量的磁盤空間,減少 IO 操作,進(jìn)一步提升性能。對(duì)于讀操作頻繁的業(yè)務(wù)來說,這簡直就是福音,從庫可以輕松應(yīng)對(duì)大量的讀請(qǐng)求,不再像以前那樣不堪重負(fù)。
  2. 降低成本:由于 MyRocks 的壓縮比高,可以節(jié)省磁盤空間,從而減少硬件成本。同時(shí),由于從庫的性能提升,不需要再部署過多的從庫來分擔(dān)壓力,也可以節(jié)省一定的成本。
  3. 數(shù)據(jù)一致性更好:MySQL 8.2 在雙引擎讀寫分離中采用了增強(qiáng)型的半同步復(fù)制機(jī)制,確保主庫的數(shù)據(jù)能夠更快地同步到從庫,減少主從延遲,從而提高數(shù)據(jù)的一致性。同時(shí),MyRocks 存儲(chǔ)引擎本身也支持事務(wù),雖然在事務(wù)特性上不如 InnoDB 豐富,但在大多數(shù)讀操作場景下已經(jīng)足夠使用。

三、深入解析雙引擎背后的技術(shù)原理

說了這么多雙引擎的優(yōu)勢,大家一定好奇它背后的技術(shù)原理是什么。接下來,咱們就深入解析一下,看看 MySQL 8.2 是如何實(shí)現(xiàn)雙引擎讀寫分離的。

(一)存儲(chǔ)引擎分離架構(gòu)

在傳統(tǒng)的 MySQL 架構(gòu)中,主從庫使用的是相同的存儲(chǔ)引擎,主庫的寫操作日志(binlog)會(huì)被從庫解析并應(yīng)用,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。而在雙引擎架構(gòu)中,從庫使用了不同的存儲(chǔ)引擎,這就需要解決 binlog 解析和應(yīng)用的問題。

MySQL 8.2 引入了一種新的存儲(chǔ)引擎抽象層,能夠?qū)⒅鲙?InnoDB 產(chǎn)生的 binlog 轉(zhuǎn)換為適合從庫 MyRocks 存儲(chǔ)引擎的格式,并正確應(yīng)用到從庫中。這個(gè)轉(zhuǎn)換過程是透明的,不需要應(yīng)用層做任何修改,大大簡化了開發(fā)和維護(hù)的成本。

(二)并行復(fù)制增強(qiáng)

為了提高主從復(fù)制的效率,減少主從延遲,MySQL 8.2 對(duì)并行復(fù)制機(jī)制進(jìn)行了增強(qiáng)。傳統(tǒng)的并行復(fù)制是基于庫級(jí)別的,而新的并行復(fù)制機(jī)制可以基于事務(wù)組,將多個(gè)無關(guān)的事務(wù)并行應(yīng)用到從庫中,從而提高復(fù)制效率。

在雙引擎架構(gòu)中,由于從庫使用了 MyRocks 存儲(chǔ)引擎,其寫入機(jī)制和 InnoDB 不同,MyRocks 采用的是 LSM 樹結(jié)構(gòu),寫入操作可以批量處理,這與并行復(fù)制的增強(qiáng)機(jī)制相結(jié)合,能夠進(jìn)一步提高從庫的寫入效率,減少主從延遲。

(三)鎖機(jī)制優(yōu)化

在雙引擎架構(gòu)中,主庫和從庫使用不同的存儲(chǔ)引擎,鎖機(jī)制也有所不同。InnoDB 使用行級(jí)鎖,而 MyRocks 使用的是基于 RocksDB 的鎖機(jī)制。為了確保主從庫之間的數(shù)據(jù)一致性和并發(fā)性能,MySQL 8.2 對(duì)鎖機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了不同存儲(chǔ)引擎之間鎖的兼容和轉(zhuǎn)換。

比如,在主庫中,當(dāng)一個(gè)寫操作對(duì)某一行數(shù)據(jù)加鎖時(shí),這個(gè)鎖信息會(huì)被正確地傳遞到從庫,并轉(zhuǎn)換為 MyRocks 存儲(chǔ)引擎能夠識(shí)別的鎖類型,從而保證從庫在讀取數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)臟讀、幻讀等問題。

四、實(shí)戰(zhàn)案例:雙引擎在電商系統(tǒng)中的應(yīng)用

說了這么多理論知識(shí),咱們來看看雙引擎讀寫分離在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用案例。以一個(gè)電商系統(tǒng)為例,電商系統(tǒng)的特點(diǎn)是讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于寫操作,比如商品查詢、訂單查詢、用戶信息查詢等,而寫操作主要集中在下單、支付、庫存更新等環(huán)節(jié)。

(一)業(yè)務(wù)場景分析

在電商系統(tǒng)中,商品詳情頁的訪問量非常大,每天可能有 millions 級(jí)的讀請(qǐng)求。傳統(tǒng)的讀寫分離方案中,從庫使用 InnoDB 存儲(chǔ)引擎,隨著讀請(qǐng)求的增加,從庫的性能逐漸下降,經(jīng)常出現(xiàn)慢查詢,影響用戶體驗(yàn)。而且,由于商品數(shù)據(jù)中包含大量的圖片鏈接、描述信息等,數(shù)據(jù)量很大,占用了大量的磁盤空間。

(二)雙引擎方案實(shí)施

針對(duì)這種情況,我們決定在電商系統(tǒng)中采用 MySQL 8.2 的雙引擎讀寫分離方案。主庫繼續(xù)使用 InnoDB 存儲(chǔ)引擎,處理下單、支付、庫存更新等寫操作,保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性;從庫使用 MyRocks 存儲(chǔ)引擎,處理商品查詢、訂單查詢等讀操作。

在實(shí)施過程中,我們首先對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了備份和恢復(fù),確保主從庫的數(shù)據(jù)一致。然后,按照前面提到的配置步驟,在從庫中啟用了 MyRocks 存儲(chǔ)引擎,并配置了相關(guān)的參數(shù),比如壓縮級(jí)別、緩存大小等。同時(shí),對(duì)應(yīng)用層的代碼進(jìn)行了簡單的調(diào)整,確保讀操作能夠正確地路由到從庫。

(三)效果顯著

實(shí)施雙引擎方案后,效果非常顯著。從庫的讀取性能提升了 30% 以上,慢查詢數(shù)量減少了 50%,磁盤空間占用減少了 40%。而且,主從延遲也大大降低,從原來的幾秒甚至幾十秒縮短到了幾百毫秒,數(shù)據(jù)一致性得到了更好的保障。

用戶反饋也非常積極,商品詳情頁的加載速度明顯變快,訂單查詢也更加流暢。同時(shí),由于磁盤空間的節(jié)省,我們減少了服務(wù)器的采購數(shù)量,降低了成本。

五、雙引擎讀寫分離的注意事項(xiàng)

雖然雙引擎讀寫分離帶來了很多優(yōu)勢,但在實(shí)際應(yīng)用中,也需要注意一些問題,避免踩坑。

(一)存儲(chǔ)引擎特性差異

InnoDB 和 MyRocks 存儲(chǔ)引擎在特性上有一些差異,比如 MyRocks 不支持外鍵、事務(wù)隔離級(jí)別相對(duì)簡單等。在使用雙引擎方案時(shí),需要確保業(yè)務(wù)邏輯不會(huì)依賴 InnoDB 特有的特性,或者在從庫的讀操作中不會(huì)因?yàn)榇鎯?chǔ)引擎特性的差異而出現(xiàn)問題。

比如,如果業(yè)務(wù)中有外鍵約束,那么從庫在讀取數(shù)據(jù)時(shí),雖然不會(huì)執(zhí)行外鍵檢查,但需要確保主庫的數(shù)據(jù)是正確的,否則從庫可能會(huì)讀到不一致的數(shù)據(jù)。

(二)參數(shù)配置優(yōu)化

MyRocks 存儲(chǔ)引擎有很多參數(shù)需要配置,比如 block_size、compression、write_buffer_size 等。這些參數(shù)的配置會(huì)直接影響到從庫的性能和磁盤空間占用。需要根據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)和硬件環(huán)境,對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,找到最適合的配置方案。

可以通過監(jiān)控工具,比如 MySQL 的 SHOW STATUS 命令、Percona Monitoring 等,實(shí)時(shí)監(jiān)控從庫的性能指標(biāo),如讀取速度、寫入速度、磁盤 IO、內(nèi)存占用等,根據(jù)監(jiān)控結(jié)果調(diào)整參數(shù)。

(三)備份和恢復(fù)

由于主從庫使用不同的存儲(chǔ)引擎,備份和恢復(fù)的方式也會(huì)有所不同。在備份主庫時(shí),仍然可以使用傳統(tǒng)的備份工具,如 mysqldump、Percona XtraBackup 等;但在備份從庫時(shí),需要注意 MyRocks 存儲(chǔ)引擎的備份方式,可能需要使用專門的工具或腳本。

同時(shí),在恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí),需要確保主從庫的存儲(chǔ)引擎配置正確,避免因?yàn)榇鎯?chǔ)引擎不一致而導(dǎo)致數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗。

(四)監(jiān)控和維護(hù)

雙引擎架構(gòu)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度,需要加強(qiáng)監(jiān)控和維護(hù)。除了監(jiān)控主從復(fù)制狀態(tài)、存儲(chǔ)引擎性能指標(biāo)外,還需要關(guān)注兩個(gè)引擎之間的協(xié)同工作情況,比如 binlog 的轉(zhuǎn)換是否正常、鎖機(jī)制是否兼容等。

可以建立一套完善的監(jiān)控體系,實(shí)時(shí)報(bào)警,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。同時(shí),定期對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行巡檢,優(yōu)化索引、清理無用數(shù)據(jù)等,保證數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)語

好了,關(guān)于 MySQL 8.2 的雙引擎讀寫分離,咱們就聊到這里。相信大家對(duì)這個(gè)新特性已經(jīng)有了比較深入的了解,也看到了它在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢和價(jià)值。如果你正在為數(shù)據(jù)庫的讀寫分離問題發(fā)愁,不妨嘗試一下 MySQL 8.2 的雙引擎方案,說不定會(huì)給你帶來意想不到的驚喜。

最后,提醒大家,技術(shù)在不斷發(fā)展,數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)和方案也需要根據(jù)業(yè)務(wù)的需求不斷調(diào)整和優(yōu)化。沒有最好的方案,只有最適合的方案。希望大家在實(shí)際項(xiàng)目中能夠靈活運(yùn)用各種技術(shù),打造出高性能、高可用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

責(zé)任編輯:武曉燕 來源: 石杉的架構(gòu)筆記
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