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資料庫主從一緻性架構設計實踐

原文:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDA5OQ==&mid=2651959442&idx=1&sn=feb8ff75385d8031386e120ef3535329&mpshare=1&scene=1&srcid=0414Sfz5073uJ0LtONVjo8lR&key=58a327fab9b03b4d2d299413f7071fd84a44bcdb554512e8a13284f7639f4448181da21c9f104e837afb44e7549b5d0c73bdf2e31a78927d66ae345a4f3360eb3ea7b566808edfb74d8ecf70eccc5c3f&ascene=1&uin=MTc0NDg2MzA2MQ%3D%3D&devicetype=Windows+10&version=62060739&lang=zh_CN&pass_ticket=tW64Z%2F34hwZyRqWaBBwgDqdNjLnpWPiYL7A0nhfurpDF7xeaYQgdG22dV0k1VGKJ

作者: 58沈劍

需求緣起

大部分網際網路的業務都是**“讀多寫少”的場景,資料庫層面,讀性能往往成為瓶頸**。如下圖:業界通常采用 “一主多從,讀寫分離,備援多個讀庫” 的資料庫架構來提升資料庫的讀性能。

資料庫主從一緻性架構設計實踐

這種架構的一個潛在缺點是,

業務方有可能讀取到并不是最新的舊資料

資料庫主從一緻性架構設計實踐

(1)系統先對DB-master進行了一個寫操作,寫主庫

(2)很短的時間内并發進行了一個讀操作,讀從庫,此時主從同步沒有完成,故讀取到了一個舊資料

(3)主從同步完成

有沒有辦法解決或者緩解這類 “由于主從延時導緻讀取到舊資料” 的問題呢,這是本文要集中讨論的問題。

方案一(半同步複制)

不一緻是因為

寫完成後,主從同步有一個時間差,假設是500ms,這個時間差有讀請求落到從庫上産生的

。有沒有辦法做到,等主從同步完成之後,主庫上的寫請求再傳回呢?(因為寫請求未完成,是以讀到舊資料是正常的) 答案是肯定的,就是大家常說的“半同步複制”semi-sync:

資料庫主從一緻性架構設計實踐

(1)系統先對DB-master進行了一個寫操作,寫主庫

(2)等主從同步完成,寫主庫的請求才傳回

(3)讀從庫,讀到最新的資料(如果讀請求先完成,寫請求後完成,讀取到的是“當時”最新的資料)

方案優點: 利用資料庫

原生功能

,比較簡單

方案缺點: 主庫的

寫請求時延會增長

吞吐量會降低

方案二(強制讀主庫)

如果不使用“增加從庫”的方式來增加提升系統的讀性能,完全可以讀寫都落到主庫,這樣就不會出現不一緻了:

資料庫主從一緻性架構設計實踐

方案優點:

“一緻性”

不需要

進行系統改造

方案缺點: 隻能通過

cache

來提升系統的

讀性能

,這裡要進行系統

改造

方案三(資料庫中間件)

如果有了資料庫中間件,所有的資料庫請求都走中間件,這個主從不一緻的問題可以這麼解決:

資料庫主從一緻性架構設計實踐

(1)所有的讀寫都走資料庫中間件,通常情況下,寫請求路由到主庫,讀請求路由到從庫

(2)記錄所有

路由到寫庫的key

,在

經驗主從同步時間視窗

内(假設是500ms),如果有讀請求通路中間件,此時有可能從庫還是舊資料,就把

這個key上的讀請求路由到主庫

(3)

經驗主從同步時間過完後

,對應key的

讀請求

繼續路由到

從庫

方案優點: 能保證

絕對一緻

方案缺點: 資料庫中間件的

成本比較高

方案四(緩存記錄寫key法)

既然資料庫中間件的成本比較高,有沒有更低成本的方案來記錄某一個庫的某一個key上發生了寫請求呢?很容易想到

使用緩存

,當寫請求發生的時候:

(1)将某個庫上的某個

key

要發生

寫操作

記錄在cache

裡,并

設定“經驗主從同步時間”

的cache逾時時間,例如500m

(2)修改資料庫

而讀請求發生的時候:

資料庫主從一緻性架構設計實踐

(1)先到cache裡檢視,對應庫的對應key有沒有相關資料

(2)如果

cache hit

,有相關資料,說明這個key上剛發生過寫操作,此時需要将

請求路由到主庫讀

最新的資料

(3)如果

cache miss

,說明這個key上近期沒有發生過寫操作,此時将

請求路由到從庫

,繼續讀寫分離

方案優點: 相對資料庫中間件,

成本較低

方案缺點: 為了保證“一緻性”,

引入了一個cache元件

,并且讀寫資料庫時都

多了一步cache操作

總結

為了解決主從資料庫讀取舊資料的問題,常用的方案有四種:

(1)半同步複制

(2)強制讀主

(3)資料庫中間件

(4)緩存記錄寫key

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