DB主從一致性架構最佳化4種方法

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需求緣起

大部分互連網的業務都是“讀多寫少”的情境，資料庫層面，讀效能往往成為瓶頸。如：業界通常採用“一主多從，讀寫分離，冗餘多個讀庫”的資料庫結構描述來提升資料庫的讀效能。

這種架構的一個潛在缺點是，業務方有可能讀取到並不是最新的舊資料：

（1）系統先對DB-master進行了一個寫操作，寫主庫

（2）很短的時間內並發進行了一個讀操作，讀從庫，此時主從同步沒有完成，故讀取到了一箇舊資料

（3）主從同步完成

 

有沒有辦法解決或者緩解這類“由於主從延時導致讀取到舊資料”的問題呢，這是本文要集中討論的問題。

 

方案一（半同步複製）

不一致是因為寫完成後，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產生的。有沒有辦法做到，等主從同步完成之後，主庫上的寫請求再返回呢？答案是肯定的，就是大家常說的“半同步複製”semi-sync：

（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，寫主庫的請求才返回

（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，輸送量會降低

 

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效能，完全可以讀寫都落到主庫，這樣就不會出現不一致了：

方案優點：“一致性”上不需要進行系統改造

方案缺點：只能通過cache來提升系統的讀效能，這裡要進行系統改造

 

方案三（資料庫中介軟體）

如果有了資料庫中介軟體，所有的資料庫請求都走中介軟體，這個主從不一致的問題可以這麼解決：

（1）所有的讀寫都走資料庫中介軟體，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內（假設是500ms），如果有讀請求訪問中介軟體，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：能保證絕對一致

方案缺點：資料庫中介軟體的成本比較高

 

方案四（緩衝記錄寫key法）

既然資料庫中介軟體的成本比較高，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？很容易想到使用緩衝，當寫請求發生的時候：

（1）將某個庫上的某個key要發生寫操作，記錄在cache裡，並設定“經驗主從同步時間”的cache逾時時間，例如500ms

（2）修改資料庫

 

而讀請求發生的時候：

（1）先到cache裡查看，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，此時需要將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，此時將請求路由到從庫，繼續讀寫分離

方案優點：相對資料庫中介軟體，成本較低

方案缺點：為了保證“一致性”，引入了一個cache組件，並且讀寫資料庫時都多了一步cache操作

 

總結

為瞭解決主從資料庫讀取舊資料的問題，常用的方案有四種：

（1）半同步複製

（2）強制讀主

（3）資料庫中介軟體

（4）緩衝記錄寫key

 

以上內容均來自公眾號“架構師之路”胡劍老師的文章，歡迎關注。

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