大型服务架构往往对于RDS数据库的高并发、高可用和数据一致性有着严格要求，本文将介绍实际项目中使用阿里云PolarDB MySQL版本搭建满足上述要求的RDS数据库的经验。

高可用

通常情况下我们可以通过 虚拟IP（VIP） 技术和 MHA（Master High Availability） 在专有网络VPC内来自行搭建高可用Mysql主从集群，并在主节点故障时自动进行主从切换。
大体流程一般为：

  1. 搭建Mysql主从集群（一般为一主双从），配置数据同步策略
  2. 创建VPC内部VIP，绑定到集群主节点
  3. 部署MHA，并在MHA配置文件中中指定故障转移脚本
  4. 当主节点故障时MHA根据主从复制状态和延迟，选择一个从节点成为新的主节点并执行VIP漂移脚本，将VIP绑定到新的主节点上（通常是10-30秒）
  5. 待旧主节点恢复后，重新加入到集群中

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上述流程在实际应用中面临以下问题：

  1. 切换流程复杂，学习、维护成本较高，需要DBA专职维护
  2. 由于切换操作设计到的步骤较多，所以一般需要10-30秒
  3. 当遇到主从数据同步延迟较大时需要停止切换，人工介入

所以，后续当我们将线上服务陆续迁移到阿里云后，直接将数据库产品替换为PolarDB Mysql版并对数据进行迁移。
polar_architecture.png 相比于上述自建方式，在Mysql高可用方面PolarDB Mysql版有以下优势:

  1. 采用计算与存储分离的架构，计算节点仅保留元数据。数据、索引文件等保存在共享分布式存储节点
  2. 计算节点包括一主和多个只读节点，当系统发生故障时，可读写的主节点和只读节点之间会自动进行故障切换(开启热备下，影响5-10秒)
  3. 各计算节点之间仅需同步Redo Log相关元数据信息，极大地降低了主节点和只读节点间的复制延迟
  4. 数据库存储节点的数据采用多副本形式，确保数据的可靠性，并通过Parallel-Raft协议保证数据的一致性。

对于自建Mysql可用选择mysqldump工具，在停服期间将数据迁移到PolarDB中。 从自建MySQL迁移至PolarDB MySQL版（mysqldump工具）

读写分离

PolarDB通过数据库计算节点上一层的数据库代理来支持读写分离。其对外默认提供两个地址，分别为主地址和集群地址。
主地址可直接向主节点发送读写请求，集群地址会根据命令类型进行读写分发和多读节点间的负载均衡。
在实际项目应用中，可以将业务一致性高的逻辑强制走主节点，其余的读请求走默认的集群地址。

数据一致性

在保证数据一致性方面，PolarDB提供三种数据一致性级别：

  • 最终一致性:
    • 功能介绍：类似传统的读写分离架构，主从复制延迟可能会导致从不同节点查询到的结果不同。
    • 使用场景：若需要减轻主节点压力，让尽量多的读请求路由到只读节点，可以选择最终一致性。
  • 会话一致性：
    • 功能介绍：会话一致性保证了同一个会话（同一连接）内，一定能够查询到读请求执行前已更新的数据，确保了数据单调性。 在PolarDB的读写分离层会追踪各个节点已经应用的Redo日志位点，即日志序号（Log Sequence Number，简称LSN）。同时每次数据更新时PolarDB会记录此次更新的位点为Session LSN。当有新请求到来时，PolarDB会比较Session LSN和当前各个节点的LSN，如果只读节点的LSN不满足，会根据您配置的超时时间等待只读节点同步到最新数据，仅将请求发往LSN大于或等于Session LSN的节点，从而保证了会话一致性。
    • 使用场景：PolarDB的一致性级别越高，对主库的压力越大，集群性能也越低。推荐使用会话一致性，该级别对性能影响很小而且能满足绝大多数应用场景的需求。
  • 全局一致性:
    • 功能介绍：解决不同会话间存在数据逻辑因果依赖关系。每个读请求到达PolarDB数据库代理时，代理都会先去主节点确认当前最新的LSN位点，假设为LSN0，然后等待所有只读节点的LSN都更新至主节点的LSN0位点后，代理再将读请求发送至只读节点。这样就能保证该读请求能够读到至请求发起时刻为止，任意一条已完成更新的数据。
    • 使用场景：当主从延迟较高时，使用全局一致性可能会导致更多的请求被路由到主节点，造成主节点压力增大，业务延迟也可能增加。因此建议在读多写少的场景下选择全局一致性。

polar_session_lsn.png

由于PolarDB一致性级别越高，集群性能越低。 所以官方推荐使用会话一致性，该级别对性能影响很小而且能满足绝大多数应用场景的需求。
如果对于不同会话间的一致性需求较高，可使用HINT将特定查询强制发送至主节点执行。 /*FORCE_MASTER*/ select * from user;

参考

PolarDB MySQL备份原理_云原生数据库 PolarDB(PolarDB)-阿里云帮助中心
阿里云PolarDB及其共享存储PolarFS技术实现分析
Mysql主从切换不一致问题
阿里云PolarDB及其存储PolarFS技术实现分析