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本文将詳細的闡述南大通用GBase 8s叢集的技術概念和原理。南大通用GBase 8s執行個體級别的叢集模式共分為三種，基于共享存儲的高可用叢集（SSC）、一主一備的同城災備叢集（HAC）、一主多備的遠端容災叢集（RHAC）。
SSC叢集：共享存儲
GBase 8s 共享存儲高可用叢集（SSC），采用共享磁盤方式實作節點高可用，資料僅存儲一份，有效利用硬體資源，避免資料重複存儲問題。叢集為主要對等管理模式，查詢時通路本地緩存，無網絡開銷，線性擴充性良好，叢集節點數最多可達128個，所有節點均可讀寫。當主失效時，輔助節點可以更新為主要節點，保障系統的高可用。SSC叢集操作簡單、成本低無需額外硬體支援。
SSC叢集緩存采用各節點獨立架構，各節點上資料緩存不一定相同。當主節點有資料更新時，通過傳遞頁号的方式通知各輔助節點，輔助節點接到通知後，更新自己的資料緩存，以保障資料緩存的一緻性，不存在過期的資料頁。當通路緩存時，緩存全部在本地，不存在網絡開銷。
SSC共享存儲支援裸裝置，也支援NFS、GFS等共享檔案系統。此外SSC叢集可與HAC、RHAC叢集共同建構兩地三中心的使用場景。SSC适合大型業務系統，在僅一個存儲的基礎上，各節點間能夠保障資料高度一緻。也可用于需要高可用、高性能和負載均衡的交易系統等。
SSC叢集複制原理
HAC叢集：同城災備
HAC為一主一輔兩節點高可用叢集，采用日志同步的方式來保障節點間資料的快速同步。主節點執行讀寫業務的同時，備節點可承擔查詢等讀業務。HAC具有安裝簡單、應用透明無感覺、故障自動切換、無須額外付費等特點。為了提升性能，叢集采用緩沖區記憶體同步，再到輔節點回放的方式。日志同步的同步模式包括：同步模式、半同步模式、異步模式。
HAC叢集複制原理
主伺服器的邏輯日志緩沖區的内容将複制到共享記憶體的資料複制緩沖區并清空到磁盤。如果主伺服器使用的是完全同步或接近同步方式，那麼它必須接收到來自HAC輔助伺服器的确認，然後才能完成邏輯日志清空。主伺服器啟動日志發送線程以将資料複制緩沖區通過網絡傳輸到輔助伺服器的日志接收線程，然後該線程會将資料寫入共享記憶體的接收緩沖區。日志重做線程将接收緩沖區複制到恢複緩沖區。輔助伺服器使用日志恢複線程來重做日志。兩節點通過心跳機制發送并接收消息以監視兩個伺服器之間的連接配接。
主資料庫伺服器可使用三種同步方式将資料複制到HAC輔助伺服器：
- 完全同步方式
其中事務需要HAC輔助伺服器上的完成确認，然後才能完成，該方式資料完整性最高，但系統性能會受到負面影響；
- 半同步方式
其中事務需要HAC輔助伺服器上的已接收确認，然後才能完成。接近同步方式可提供比完全同步方式更優異的性能，比異步方式更優異的資料完整性。
- 異步方式
其中事務無需HAC輔助伺服器上的已接收或已完成确認即可完成。該方式系統性能最佳，但是如果發生伺服器故障，那麼資料可能有丢失。
RHAC叢集：遠端容災
異地容災叢集（RHAC）與同城兩中心HAC叢集架構上基本相同。不同之處是發送緩沖區與接收緩沖區之間的同步，采用了伺服器多路複用器元件（SMX）技術。SMX是支援高可用性環境中各伺服器之間的多路複用網絡連接配接的通信接口。其為資料庫伺服器執行個體之間提供可靠、高性能通信機制。
RHAC叢集複制原理
- 主節點驗證其已連接配接到備節點，那麼日志發送線程将頁面從磁盤或邏輯日志緩沖區複制到資料複制緩沖區。
- 日志發送線程使用“伺服器多路複用器組”（SMX） 将資料複制緩沖區發送至輔節點的日志接收線程。
- 日志接收線程将資料寫入接收緩沖區。
- 日志重做線程将接收緩沖區複制到恢複緩沖區。
不同于HAC完全同步方式或接近同步的方式，RHAC主節點在發送下一個緩沖區之前不需要來自備節點的确認。在日志發送線程等待日志接收線程接收來自輔節點的确認之前，主節點最多可發送32個未确認的資料複制緩沖區。
由于異地之間網絡帶寬、延遲和品質都較同城之間有較大差異，是以異地之間的複制難點在于穩定可靠的傳輸日志和事務完整性保障，也是以RHAC設計中采用異步高可靠傳輸機制。
RHAC叢集最多支援256個輔節點，安裝部署簡單快捷，且無須額外付費。使用者可根據需求自由添加、删除RHAC節點，RHAC節點和HAC節點類型可互相轉換。叢集對帶寬和網絡延時要求寬松，更适合節點分布多、節點距離跨度大、對網絡帶寬要求相對較低的業務場景系統。與SSC、HAC叢集結合共同建構兩地三中心的解決方案。
南大通用GBase 8s資料庫叢集技術為金融業務提供靈活且可靠的資料庫解決方案。通過兩地三中心的叢集部署，GBase 8s不僅滿足了金融業務的高安全性和高可用性需求，還提供了良好的性能擴充性。在這個資料驅動的時代，GBase 8s資料庫叢集技術将成為金融業務的堅實後盾。
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