DB主從一致性架構(gòu)優(yōu)化4種方法

需求緣起

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大部分互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)都是“讀多寫少”的場景，數(shù)據(jù)庫層面，讀性能往往成為瓶頸。如下圖：業(yè)界通常采用“一主多從，讀寫分離，冗余多個(gè)讀庫”的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)來提升數(shù)據(jù)庫的讀性能。

（1）系統(tǒng)先對(duì)DB-master進(jìn)行了一個(gè)寫操作，寫主庫

（2）很短的時(shí)間內(nèi)并發(fā)進(jìn)行了一個(gè)讀操作，讀從庫，此時(shí)主從同步?jīng)]有完成，故讀取到了一個(gè)舊數(shù)據(jù)

（3）主從同步完成

方案一（半同步復(fù)制）

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不一致是因?yàn)閷懲瓿珊?，主從同步有一個(gè)時(shí)間差，假設(shè)是500ms，這個(gè)時(shí)間差有讀請(qǐng)求落到從庫上產(chǎn)生的。有沒有辦法做到，等主從同步完成之后，主庫上的寫請(qǐng)求再返回呢？答案是肯定的，就是大家常說的“半同步復(fù)制”semi-sync：

（1）系統(tǒng)先對(duì)DB-master進(jìn)行了一個(gè)寫操作，寫主庫

（2）等主從同步完成，寫主庫的請(qǐng)求才返回

（3）讀從庫，讀到最新的數(shù)據(jù)（如果讀請(qǐng)求先完成，寫請(qǐng)求后完成，讀取到的是“當(dāng)時(shí)”最新的數(shù)據(jù)）

方案優(yōu)點(diǎn)：利用數(shù)據(jù)庫原生功能，比較簡單

方案缺點(diǎn)：主庫的寫請(qǐng)求時(shí)延會(huì)增長，吞吐量會(huì)降低

方案二（強(qiáng)制讀主庫）

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如果不使用“增加從庫”的方式來增加提升系統(tǒng)的讀性能，完全可以讀寫都落到主庫，這樣就不會(huì)出現(xiàn)不一致了：

方案優(yōu)點(diǎn)：“一致性”上不需要進(jìn)行系統(tǒng)改造

方案缺點(diǎn)：只能通過cache來提升系統(tǒng)的讀性能，這里要進(jìn)行系統(tǒng)改造

方案三（數(shù)據(jù)庫中間件）

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如果有了數(shù)據(jù)庫中間件，所有的數(shù)據(jù)庫請(qǐng)求都走中間件，這個(gè)主從不一致的問題可以這么解決：

（1）所有的讀寫都走數(shù)據(jù)庫中間件，通常情況下，寫請(qǐng)求路由到主庫，讀請(qǐng)求路由到從庫

（2）記錄所有路由到寫庫的key，在經(jīng)驗(yàn)主從同步時(shí)間窗口內(nèi)（假設(shè)是500ms），如果有讀請(qǐng)求訪問中間件，此時(shí)有可能從庫還是舊數(shù)據(jù)，就把這個(gè)key上的讀請(qǐng)求路由到主庫

（3）經(jīng)驗(yàn)主從同步時(shí)間過完后，對(duì)應(yīng)key的讀請(qǐng)求繼續(xù)路由到從庫

方案優(yōu)點(diǎn)：能保證絕對(duì)一致

方案缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫中間件的成本比較高

方案四（緩存記錄寫key法）

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既然數(shù)據(jù)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(gè)庫的某一個(gè)key上發(fā)生了寫請(qǐng)求呢？很容易想到使用緩存，當(dāng)寫請(qǐng)求發(fā)生的時(shí)候：

（1）將某個(gè)庫上的某個(gè)key要發(fā)生寫操作，記錄在cache里，并設(shè)置“經(jīng)驗(yàn)主從同步時(shí)間”的cache超時(shí)時(shí)間，例如500ms

（2）修改數(shù)據(jù)庫

（1）先到cache里查看，對(duì)應(yīng)庫的對(duì)應(yīng)key有沒有相關(guān)數(shù)據(jù)

（2）如果cache hit，有相關(guān)數(shù)據(jù)，說明這個(gè)key上剛發(fā)生過寫操作，此時(shí)需要將請(qǐng)求路由到主庫讀最新的數(shù)據(jù)

（3）如果cache miss，說明這個(gè)key上近期沒有發(fā)生過寫操作，此時(shí)將請(qǐng)求路由到從庫，繼續(xù)讀寫分離

方案優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)數(shù)據(jù)庫中間件，成本較低

方案缺點(diǎn)：為了保證“一致性”，引入了一個(gè)cache組件，并且讀寫數(shù)據(jù)庫時(shí)都多了一步cache操作

總結(jié)

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為了解決主從數(shù)據(jù)庫讀取舊數(shù)據(jù)的問題，常用的方案有四種：

（1）半同步復(fù)制

（2）強(qiáng)制讀主

（3）數(shù)據(jù)庫中間件

（4）緩存記錄寫key

前3個(gè)方案在今年數(shù)據(jù)庫大會(huì)（DTCC2016）上share過，相關(guān)的材料在網(wǎng)上能下載到。第4個(gè)方案是大會(huì)現(xiàn)場有其他同學(xué)share的一個(gè)好方法，感謝這位同學(xué)。