1. MGR简介 | 深入浅出MGR
阅读原文时间:2023年07月08日阅读:2
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MGR是MySQL Group Replication的缩写,即MySQL组复制。

在以往,我们一般是利用MySQL的主从复制或半同步复制来提供高可用解决方案,但这存在以下几个比较严重的问题:

  1. 主从复制间容易发生复制延迟,尤其是在5.6以前的版本,以及当数据库实例中存在没有显式主键表时,很容易发生。
  2. 主从复制节点间的数据一致性无法自行实现最终一致性。
  3. 当主节点发生故障时,如果有多个从节点,无法自动从中选择合适的节点作为新的主节点。
  4. 如果采用(增强)半同步复制,那么当有个从节点因为负载较高、网络延迟或其他意外因素使得事务无法及时确认时,也会反过来影响主节点的事务提交。

因为上述几个明显的缺点,因此MySQL推出了全新的高可用解决方案 -- 组复制,这是本系列文章要着重介绍的新特性。

MGR是MySQL 5.7.17开始引入的,但随着5.7版本逐渐退出历史舞台(MySQL 5.7已于2020年10月起不再做大的功能更新,只有修修补补以及针对安全更新),更多MGR相关特性都只在MySQL 8.0上才有。

因此,如果线上还有基于MySQL 5.7版本的MGR环境的话,建议尽快升级、迁移到MySQL 8.0版本。进一步提醒,推荐MySQL 8.0.22及之后的版本,整体会更稳定可靠,也有些很不错的新功能(不只是MGR方面的)。

MGR具备以下几个特点:

  1. 基于shared-nothing模式,所有节点都有一份完整数据,发生故障时可以直接切换。
  2. MGR提供了数据一致性保障,默认是最终一致性,可根据业务特征需要自行调整一致性级别。
  3. 支持在线添加、删除节点,节点管理更方便。
  4. 支持故障自动检测及自动切换,发生故障时能自动切换到新的主节点,再配合MySQL Router中间件,应用层无需干预或调整。
  5. 支持单节点、多节点写入两种模式,可根据架构或业务需要选择哪种方案,不过强烈建议选用单主模式

MGR可以选择单主(Single-Primary)模式

如上图所示,一开始S1节点是Primary角色,提供读写服务。当它发生故障时,剩下的S2-S5节点会再投票选举出S2作为新的Primary角色提供读写服务,而S1节点再达到一定超时阈值后,就会被踢出。

亦可选择多主(Multi-Primary)模式(再次强烈建议选用单主模式

如上图所示,一开始S1-S5所有节点都是Primary角色,都可以提供读写服务,任何一个节点发生故障时,只需要把指向这个节点的流量切换下就行。

上述两种架构模式下,应用端通过MySQL Router连接后端在MGR服务,当后端节点发生切换时,Router会自动感知,对应用端来说几乎是透明的,影响很小,架构上也更灵活。

首先来个MGR的技术架构图:

MGR是以Plugin方式嵌入MySQL,部署更灵活方便。

事务从Server层通过钩子(hook)进入MGR API接口层,再分发到各组件层,在组件层完成事务Capture/Apply/Recover,通过复制协议层(Replication Protocol Logics)传输事务,最后经由GCS协调事务在各节点的最终一致性。

MGR节点间由组通信系统(GCS)提供支持,它提供了故障检测机制、组成员角色管理,以及安全且有序的消息传递,这些机制可确保在各节点间一致地复制数据。这项技术的核心是Paxos算法的实现,在MySQL里称之为XCom,由它充当MGR的通信引擎。

对于要提交的事务,组中的多数派节点必须就全局事务序列中给定的事务顺序达成一致。各节点做出决定提交或中止事务的选择,但所有节点都要做出相同的决定。如果发生网络分区,导致节点间无法达成一致决定,则在网络恢复前,MGR无法工作。

MGR支持单主和多主两种模式,在单主模式下,各节点会自动选定主节点,只有该主节点能同时读写,而其他(从)节点只能只读。在多主模式下,所有节点都可以进行读写。

相对于MariaDB Galera Cluster(以及基于此技术的Percona XtraDB Cluster,下面为了书写方便,都统称为PXC),个人认为MGR具备以下几个优势:

  1. PXC的消息广播机制是在节点间循环的,需要所有节点都确认消息,因此只要有一个节点故障,则会导致整个PXC都发生故障。而MGR则是多数派投票模式,个别少数派节点故障时,一般不影响整体的可用性。这也是PXC存在的最大问题。
  2. PXC的节点间数据传输除了binlog,还有个gcache,这相当于是给MySQL又增加两个黑盒子。而MGR则都是基于原生binlog的,没有新增黑盒子,运行起来更可靠,需要排障时也更方便。
  3. 发生网络分区时,整个PXC集群都不可用。而MGR则至少还能提供只读服务。
  4. PXC的流控机制影响更大,一旦触发流控,所有节点都受到影响。而MGR触发流控后,只会影响本地节点,不影响远程节点。当然了,MySQL的流控做的也比较粗糙,在GreatSQL中进一步完善和优化。
  5. 执行DDL期间,整个PXC集群都不可同时执行DML,也就是说不支持Online DDL。而MGR是支持的,这也是很大的优势。

相对于传统主从复制(Replication),我认为MGR的优势有以下几点:

  1. 主从复制非常容易产生复制延迟,尤其是当表中没有显式主键时。而在MGR里,要求表一定要有主键(或是可用作聚集索引的非空唯一索引),避免了这个问题。
  2. 半同步复制中,一旦slave因为锁或其他原因响应慢的话,也会导致master事务被阻塞。MGR是采用多数派确认机制,个别节点响应慢对Primary节点的影响没那么大(不要选用AFTER模式)。
  3. 主从复制没有类似MGR那样提供事务数据的一致性保证。MGR自带了事务数据一致性保障机制。

以上是我根据MySQL、MariaDB、Percona的资料整理得到的观点,不一定准确和全面,有不完善的地方还请留言指正。

本节主要介绍了什么是MGR,MGR的技术架构概要,以及MGR相对PXC的几个技术优势。

MGR是MySQL四部战略走的关键一环,依靠MGR和MySQL Shell、MySQL Router已实现了读节点扩展,以及写节点扩展(MGR多主模式),下一步预计实现sharding,让我们拭目以待。

相信MGR也是MySQL未来几年的重头戏,建议跟紧方向,不要错过这班列车。

因个人水平有限,专栏中难免存在错漏之处,请勿直接复制文档中的命令、方法直接应用于线上生产环境。请读者们务必先充分理解并在测试环境验证通过后方可正式实施,避免造成生产环境的破坏或损害。

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