解析大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)

時間：2020-01-05作者：北京慧思**投資咨詢有限責任公司瀏覽：521

當今世界是一個信息化的世界，我們的生活中無論是生活、工作、學習都離不開信息系統(tǒng)的支撐。而信息系統(tǒng)的背后用于保存和處理較終結(jié)果的地方就是數(shù)據(jù)庫。因此數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就變得尤為重要，這意味著如果數(shù)據(jù)庫如果面臨問題，則意味著整個應用系統(tǒng)也會面臨挑戰(zhàn)，從而帶來嚴重的損失和后果。


如今“大數(shù)據(jù)”這個詞已經(jīng)變得非常流行，雖然這個概念如何落地不得而知。但可以確定的是，隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動應用的興起，數(shù)據(jù)量相比過去會有幾何級的提升，因此數(shù)據(jù)庫所需要解決的問題不再僅僅是記錄程序正確的處理結(jié)果，還需要解決如下挑戰(zhàn)：


當數(shù)據(jù)庫性能遇到問題時，是否能夠橫向擴展，通過添加服務(wù)器的方式達到較高的吞吐量，從而充分利用現(xiàn)有的硬件實現(xiàn)較好的**率。


是否擁有實時同步的副本，當數(shù)據(jù)庫面臨災難時，可以短時間內(nèi)通過故障轉(zhuǎn)移的方式保證數(shù)據(jù)庫的可用性。此外，當數(shù)據(jù)丟失或損壞時，能否通過所謂的實時副本(熱備)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的零損失。


數(shù)據(jù)庫的橫向擴展是否對應用程序透明，如果數(shù)據(jù)庫的橫向擴展需要應用程序端進行大量修改，則所帶來的后果不僅僅是高昂的開發(fā)成本，同時也會帶來很多潛在和非潛在的風險。


面對上述挑戰(zhàn)一個顯而易見的辦法是將多個服務(wù)器組成一組集群，這樣一來就可以充分利用每一臺服務(wù)器的資源并將客戶端負載分發(fā)到不同服務(wù)器上，隨著應用程序負載的增加，只需要將新的服務(wù)器添加到集群即可。


本文將對集群的概念、形式以及目前主流的數(shù)據(jù)庫集群技術(shù)進行探討。


數(shù)據(jù)庫集群的形式


數(shù)據(jù)庫的集群和擴展不像應用程序擴展那樣*，因為從數(shù)據(jù)庫端來說，一旦涉及到了集群，往往會涉及到數(shù)據(jù)庫層面的同步，因此從是否存在數(shù)據(jù)冗余這個角度來講，我們可以從大面上把數(shù)據(jù)庫集群分為以下兩種形式：


Share-Disk架構(gòu)


Share-Disk架構(gòu)是通過多個服務(wù)器節(jié)點共享一個存儲來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫集群，兩臺機器較簡單的Share-Disk架構(gòu)如圖1所示。






圖1.簡單的Share-Disk架構(gòu)


在此基礎(chǔ)之上，Share-Disk架構(gòu)又分為單活和雙活，雙活即為集群中的每一個節(jié)點都可以同時對外提供服務(wù)，而單活為集群中只有一個節(jié)點可對外提供服務(wù)，集群中的其他服務(wù)器作為冗余在“活”的節(jié)點出現(xiàn)故障時接替該服務(wù)器成為對外提供服務(wù)的節(jié)點。該類架構(gòu)較典型的產(chǎn)品就是SQL Server Failover Cluster(SQL Server故障轉(zhuǎn)移集群)、NEC的EXPRESSCLUSTER、ROSE的ROSE HA。這種方式的弊端也是顯而易見的，如下：


硬件資源的嚴重浪費，同一時間集群中只有一臺服務(wù)器活著，其他服務(wù)器只能作為冗余服務(wù)器。


集群無法提升性能，因為只有一臺服務(wù)器可用


存儲方面存在單點故障，除非在存儲層級保證高可用，通常需要昂貴的SAN存儲。


因此該類方案僅僅可以做到服務(wù)器層面的高可用，無法帶來性能的提升，也無法解決存儲單點故障的問題。因此如果不搭配其他高可用或負載均衡的技術(shù)，存在的意義并不是很大。


另一類技術(shù)是Share-Disk中的雙活的技術(shù)，與單活技術(shù)不同的是，雙活的技術(shù)雖然也是共享磁盤，但集群中的所有節(jié)點都可以對外提供服務(wù)，典型的產(chǎn)品就是Oracle的RAC。RAC的技術(shù)性非常的高，因此需要水平比較高的人來運維系統(tǒng)。RAC設(shè)計的初衷并不是為了性能，而是為了高可用和可擴展性，如果應用程序不是針對RAC架構(gòu)設(shè)計和開發(fā)的，則將應用程序遷移到RAC上由于block contention (block busy waits)可能會導致性能的急劇下降，并且節(jié)點越多性能下降越明顯。

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