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数据库主从同步(Master-Slave Replication)和Raft/Paxos

为了提升数据库高可用性,目前常用的两种方法:主从(Master-Slave Replication)和基于分布式一致协议Raft/Paxos。集中式数据库多使用主从,如MySQL\PostgreSQL,而分布式数据库使用分布式一致性协议,如Ocenabase\Tidb。主从同步(Master-Slave Replication)和Raft/Paxos是两种不同的技术,用于不同的目的,但它们都与数据的复制和一致性有关。

  1. 1.主从同步(Master-Slave Replication)
    • )主从同步是一种常见的数据库复制技术,通常用于提高数据库的可用性、灾备能力和读取性能。
    • )在主从同步中,有一个主数据库(Master),负责接收写入操作并记录数据变更,而一个或多个从数据库(Slave)则通过复制主数据库的数据来保持一致性。
    • )主数据库负责处理写入操作,并将这些操作的结果同步到从数据库,而从数据库则主要用于读取操作,以减轻主数据库的压力。
    • )主从同步通常是异步的,意味着主数据库不会等待所有从数据库都成功复制数据后再响应写入操作,而是立即响应,并异步地将数据复制给从数据库。当然也可以配置同步或半同步,如PostGreSQL支持强同步,当备异常时主库也会被堵塞。MySQL支持半同步,在日志同步顺利的情况下,半同步具备强一致。同步异常的情况下退化成异步复制,一致性降为弱一致。对于MySQL半同步而言,3个节点中只要有一个slave节点返回ACK,基本等同于多数派。

 

  1. 2.Raft/Paxos
    • )Raft和Paxos是分布式一致性算法,用于确保分布式系统中各个节点的数据一致性。
    • )这些算法通常用于构建分布式系统的核心部分,如分布式数据库、分布式文件系统等。
    • )Raft和Paxos解决了分布式系统中的一致性问题,确保当系统中的任何一部分发生故障或网络分区时,仍然能够保持系统的数据一致性。
    • )这些算法通常被用于构建分布式数据库系统的内部机制,用于确保不同节点之间的数据复制和一致性,但与主从同步不同,它们更关注于分布式系统的整体一致性而不是特定数据库实例的复制。

当涉及到主从同步和Raft/Paxos时,有几个关键的区别需要考虑:

  1. 1.目的和使用场景
    • )主从同步主要用于数据库的复制和读取性能优化。它通常用于提高数据库的可用性、灾备能力和读取性能,通过将写入操作在主数据库上执行,然后将这些操作的结果异步地复制到从数据库上。
    • )Raft和Paxos主要用于确保分布式系统的一致性。它们是一种分布式一致性算法,用于确保分布式系统中各个节点的数据一致性,即使在节点故障或网络分区的情况下也能保持系统的一致性。
  2. 2.复制模型
    • )主从同步采用的是一种主从模式,其中有一个主数据库负责处理写入操作,而一个或多个从数据库通过复制主数据库的数据来保持一致性。
    • )Raft和Paxos则是一种更通用的分布式一致性算法,它们不仅用于数据库复制,还用于构建分布式系统的其他部分,如分布式文件系统等。它们采用的是一种多数派复制的模式,在这种模式下,当大多数节点都同意某个值时,系统才会接受这个值。
  3. 3.一致性保证
    • )主从同步通常是异步的,这意味着主数据库不会等待所有从数据库都成功复制数据后再响应写入操作,而是立即响应,并异步地将数据复制给从数据库。这可能导致在主数据库崩溃时出现数据丢失的情况。
    • )Raft和Paxos是一种强一致性算法,它们会确保系统中的所有节点都达成一致的数据状态,即使在节点故障或网络分区的情况下也能保持一致性。
  4. 4.实现复杂性
    • )主从同步通常相对简单,实现起来较为容易。许多数据库都内置了主从同步功能,并且可以通过简单的配置来启用。
    • )Raft和Paxos的实现较为复杂,因为它们涉及到更复杂的协议和算法。实现这些算法需要深入理解分布式系统的原理,并且需要处理各种复杂的情况,如网络分区、节点故障等。

 

以MySQL常用的一主两从半同步和MHA与Raft做对比

主从同步和Raft/Paxos在数据库写入性能上存在一些差异,这些差异主要源于它们的设计目标、一致性保证和实现方式。
MySQL半同步也是至少有一个slave节点返回ACK客户端才能确认事务,这点与分布式一致性目标一致。
都是依赖于日志同步的确认,确认持久化后不可更改。
主从同步IO线程串行,在分布式一致协议中也并不相同,Raft同一组内的日志同步是串行的,Paxos内部日志是乱序,单分片内事务日志并发同步。在mysql半同步不降级情况下,日志都是连续的。
Raft具备自主选主,MySQL借助高可用模块,都是选择与master最接近的salve.

总的来说,主从同步和Raft/Paxos是两种不同的技术,用于不同的目的。主从同步主要用于数据库的复制和读取性能优化,而Raft/Paxos主要用于确保分布式系统的一致性。虽然它们都涉及到数据的复制和分布式系统,但它们的设计目标、实现方式和一致性保证都有所不同。Raft像是一个具备自选主能力的MySQL半同步机制加强版。在机制上要比MySQL更复杂,除了自选主外,也有更多的限制条件。

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